Chaîne de mesure en tout ou rien et régulation de température

Parfois, on n’a pas besoin de connaître une valeur précise, seulement de savoir si elle dépasse un seuil : c’est la mesure en tout ou rien. Elle suffit pour déclencher une alerte ou pour réguler une température.

La chaîne en tout ou rien

capteur→conditionneur→comparaison à un seuil→action (alarme, relais, chauffage)

La sortie ne prend que deux états : 0 ou 1, vrai ou faux, marche ou arrêt. La comparaison peut être faite par un comparateur électronique ou, plus souplement, par un microcontrôleur qui lit la tension du capteur et la compare au seuil dans son programme.

Un dispositif d’alerte

Exemple : une alarme de congélateur qui sonne au-dessus de −12 °C, un détecteur de niveau d’eau, un capteur de CO₂ dans une salle. Le programme répète en boucle :

lire la tension du capteur
convertir en température
si température > seuil alors allumer l’alarme
sinon éteindre l’alarme
attendre, puis recommencer

On attend de toi que tu saches lire un tel code et l’adapter : changer la valeur du seuil, le numéro de la broche, la durée d’attente.

La régulation de température tout ou rien

Pour maintenir une température proche d’une consigne (un bain thermostaté, un incubateur, un aquarium) :

• ✱si la température mesurée est inférieure à la consigne, le chauffage s’allume ;
• ✱si elle est supérieure, il s’éteint.

→Une régulation tout ou rien ne stabilise jamais parfaitement la température : elle oscille autour de la consigne, car le système a de l’inertie (l’eau continue de chauffer un peu après l’arrêt de la résistance).

L’hystérésis

Si le seuil d’allumage et le seuil d’extinction étaient identiques, le chauffage basculerait sans cesse autour de la consigne (usure du relais). On utilise donc deux seuils : par exemple allumer sous 36,5 °C et éteindre au-dessus de 37,5 °C. L’écart entre les deux est l’hystérésis : les oscillations sont plus larges, mais moins fréquentes.

Exploiter un enregistrement

Sur la courbe T = f(t) d’une régulation, on repère : la montée initiale, la consigne, l’amplitude des oscillations, leur période, et les instants de commutation du chauffage. On peut comparer plusieurs réglages de seuils.

Exemple

Un incubateur à 37 °C a une hystérésis de ± 0,5 °C. La température oscille entre environ 36,5 et 37,5 °C, parfois un peu au-delà à cause de l’inertie : le dépassement au-dessus de 37,5 °C montre que la résistance chauffante restitue encore de la chaleur après avoir été coupée.