Un Thermostat pour radiateur d'appoint

          Il me fallait une régulation de chauffage pour mon atelier, et en fouillant dans mes archives, j'ai retrouvé un thermostat que j'avais réalisé à l'époque, qui avait été publié dans le regretté Electronique Pratique et que j'ai remis au goût du jour pour son affichage particulier à déplacement longitudinal sur le LCD ... Le signet reste fixe et c'est l'échelle des graduations qui se déplace de gauche à droite ou inversement. Il est utilisable dans une large plage de températures comprise entre - 20°C et +75°C avec la sortie de puissance sur relais statique, donc silencieux, sans échauffement (enfin presque ) et sans parasite de commutation . Les trois boutons permettent de régler la température : le bouton vert choisi la fonction valeur réelle / valeur consigne ; le rouge monte la température et le bleu l'abaisse . Pas de transfo pour plaire aux écolos, mais juste un module Hi-Link pour alimenter l'ensemble .

Comment ça fonctionne ? Décortiquons le schéma :

           La sonde de température est un petit circuit intégré 8 broches, de chez Analog Device, le DS1621 (U1)  dont l'alimentation tolère une valeur de 2,7 à 5,5 volts . Les données circulent sur un bus 2 fils (SCL et SDA) qui pourrait s'apparenter à un protocole I2C mais qui a un adressage "mécanique" par pontage à 0 ou 1 de trois de ses pins (A0, A1, A2). Les datas sont transmises en valeurs hexadécimales avec une résolution de 1/2 ° C, avec le codage des MSB pour les cas (+/-, 1/2°, 25-125°) et les LSB pour les valeurs chiffrées . 

          En bas à droite une petite alimentation à découpage Hi-Link 5 volts, 5 watts, fourni le courant à tous les éléments (afficheur lcd, microcontrôleur, sonde de température ) qui ont une consommation totale de 60mA, donc c'est largement suffisant, bien protégé, et pas chère du tout . Et si on remonte un peu plus haut, un PIC 16F84 ( tiens, le Nanard est revenu au PIC, ça faisait longtemps ...)(IC2) cadencé par un quartz externe à 4MHz (Q1)  tiré par deux condos de 22pF (C1-C2) . Le reset (MCLR) est forcé au niveau logique haut, puisqu'inutilisé, et les ports RB5-RB6 sont déclarés en communication pour le circuit DS1621. Les autres sont en sortie pour le relais statique, qui est directement commandé par le port RB7, et le reste est affecté au pilotage de l'afficheur . Les boutons sont traités en entrées avec leur résistance de pull-up de 10K ( R5,R6,R7). 

          Côté afficheur, c'est du standard en LCD 2 lignes x 16 caractères, avec 4 bits de datas et les contrôles classiques : RS différencie les informations d'instructions ou caractères, R/W c'est l'écriture ou lecture des données, en principe inutilisé, mais comme j'ai perdu le programme source,  je l'ai câblé tout de même, E pour la validation quand les datas sont présentes sur les pins D4 à D7. LEDA &  LEDK permettent d'allumer  le rétro-éclairage de l'écran en enfichant le cavalier JP1 ou pas, pour ne pas avoir de source lumineuse si ce n'est pas désiré. Une résistance de 100 Ohms (R3) limite le courant dans les leds . La pin VO est là pour ajuster le contraste des caractères. Un ajustable de 10K (R1) donne une tension potentiométrique pour blanchir ou noircir plus ou moins les cellules de l'écran; donc lors des essais, si rien ne s'affiche, n'oublions pas de retoucher ce réglage . Voilà, s'en est fait avec le descriptif schéma ...

Un circuit pour regrouper tout ça ...

         Le circuit, simple face, supporte tous les composants, sauf le relais statique qui est fixé sur le fond du boîtier. Pour faire du "simple face" réalisable par l'amateur, comme décrit dans mes pages , j'ai dû mettre un strap pour relier les plans de masse GND et deux fils volants pour les datas D4-D5 suite à la charge du traçage. Si vous êtes gentils, j'envisage de publier une version SMD; j'y travaille mais il faut tenir compte du burinage du PIC qui devra se faire "in situ ", sans être perturbé par les composants connectés à ses pins de programmation ... Les deux CI, ainsi que l'afficheur, sont montés sur supports en barrettes sécables, pour que le display puisse être inséré "à cheval" sur les circuits intégrés et en permettre l'accès. 

         Le relais statique est à définir en fonction de la charge à commuter; sur mon montage, j'ai mis un 3 à 32 VDC en commande et 24 à 380 VAC / 25 Ampères en puissance. Sur des grosses puissances, il faut calibrer les fils en fonction, et mettre un dissipateur avec une pâte thermique sur la semelle, en veillant que la température dégagée ne perturbe pas le DS1621 , sous peine de faire de sérieuses économies d'énergie mais aussi d'avoir bien froid à côté du radiateur .

          Une plaquette isolante en bakélite est intercalée dans le sandwich, entre le dessus du relais et le dessous du circuit imprimé. Bien que les entretoises de fixations soient adaptées en hauteur, il est prudent d'éviter les contacts conflictuels. Après la fixation du circuit sur 4 colonnettes, il est nécessaire d'interfacer mécaniquement les poussoirs et les boutons pour compenser l'espace. J'ai dû réaliser des éléments à l'imprimante 3D, que j'ai joints au groupe de fichiers de réalisation, et qui, bien sûr, doivent être adaptés au type de boîtier utilisé . J'ai également imprimé, un cache enjoliveur à coller autour de l'afficheur LCD pour confirmer un peu un design moins austère.

Les fichiers de réalisation : 

Thermostat lcd (601.1 Ko)

Et pour terminer ...

           Une réalisation qui arrive en fin d'hiver, mais qui aura son utilité pour les jours de printemps frisquets ... Une évolution CMS devrait bientôt voir le jour, avec extinction automatique du rétro-éclairage quand la valeur réelle rejoint la consigne. J'envisage également de réaliser une version complémentée pour piloter un ventilateur ou un climatiseur. Un modèle similaire était publié dans Electronique Pratique N°256 d'Avril 2001 et  je suis à la recherche du programme source pour le traitement des entrées/sorties  ( donc si vous en avez une copie ou un lien vers le source... je suis preneur).