Dernière mise à jour : 04/03/2012
Présentation
L'anti-tartre présenté ici
permet de limiter fortement le dépôt de calcaire à
l'intérieur des canalisations d'eau. Contrairement au montage présenté à la page
Anti-tartre 001,
celui décrit ici n'utilise aucun composant
programmable, mais demande en revanche plus de composants, tous
cependant très courants et bon marché. Ce montage s'alimente
directement sur le secteur (alimentation intégrée) et ne demande aucun
réglage.
Anti-tartre : quoi donc au juste ?
Cela fait largement plus de vingt
ans que sont commercialisés des systèmes destinés à empêcher le
dépôt de calcaire sur la paroi intérieure des canalisations d'eau.
Certains sont constitués de simples aimants puissants ayant une forme
circulaire, d'autres sont construits sur une base électronique avec des
fils à enrouler autour des canalisations. Si les premiers appareils
proposés sur le marché soulevaient quelques soupçons quand à leur
efficacité (les charlatans étaient déjà légion à cette époque), il a
bien fallu leur reconnaitre une certaine efficacité. Comme tout système
qui joue sur des lois physiques que l'on ne comprend pas bien (j'en
suis la première victime), on a toujours un peu de mal à accepter que
cela puisse fonctionner. Et pourtant, des recherches sérieuses et
confirmées ont bien montré l'efficacité du système, basé sur la
génération d'un champ magnétique. Ces recherches ont en effet montré
que la structure des cristaux de calcaire en suspension dans l'eau,
quand ils sont soumis à un champ magnétique (même de faible amplitude)
a tendance à se modifier et empêcher ceux-ci de s'agglomérer et se
déposer sur les parois. L'idée n'est donc pas d'éliminer le calcaire
comme le font certains adoucisseurs d'eau, mais de l'empêcher de se
déposer. Le dépôt de calcaire n'est pas seulement diminué dans les
canalisations d'eau, il est aussi réduit dans les appareils
électroménagers tels que lave-vaisselle, lave-linge ou même cafetière. Les résistances
chauffantes restent donc plus longtemps "propres" et la réduction de
leur efficacité (baisse de température) se fait moins sentir sur une
même période de leur durée de vie.
Schéma
Je vous l'ai dit, un peu moins simple que la version 001,
mais c'est la rançon à payer pour un circuit qui offre
les mêmes possibilités sans composant à programmer.
Principe général de fonctionnement
Le
montage décrit ici produit un signal périodique dont la fréquence
change à intervalles réguliers (toutes les secondes), avec quatre
valeurs possibles : 1 KHz, 2 KHz, 5 KHz et 10 KHz. Ces fréquences ne
sont pas choisies au hasard, il s'agit de celles qui sont utilisées par
les appareils du commerce. Comme je suis bien incapable de préciser
quelle est la meilleur valeur à adopter, j'ai choisi de leur donner à
chacune la chance de se rendre utile. Le schéma peut être décomposé en
quatre parties distinctes :
- alimentation secteur
- oscillateur basse fréquence
- séquenceur
- oscillateur "HF"
Alimentation secteur
On
utilise un transformateur à deux sorties 18 V (secondaire avec
prise intérmédiaire ou deux secondaires indépendant que l'on relie
ensemble). Une
partie de cette alimentation est on ne peut plus classique, dotée de
ses quatre diodes de redressement (D1 à D4), de son condensateur de
filtrage principal (C1) et d'un régulateur de tension (U4). Ce beau
petit monde est chargé de fournir une tension continue positive de +12
V pour l'ensemble des circuits intégrés. La seconde partie de
l'alimentation permet de disposer d'une tension continue positive de
valeur plus élevée, de l'ordre de +50 V. Cette tension est obtenue
par redressement mono-alternance grâce à la diode D5 et au filtrage deu
condensateur C2. Cette tension sera uniquement utilisée pour
produire le champ magnétique autour de la tuyauterie, sa valeur élevée
permet de disposer d'un champ d'amplitude plus importante.
Oscillateur basse fréquence
Ce
premier oscillateur basé sur un NE555 (U1) fonctionne à basse
fréquence, ce qui est normal vu la valeur élevée donnée aux composants
R1, R2 et C4 qui lui sont associés. La sortie de cet oscillateur
change d'état environ deux fois par seconde, on retrouve au point Osc1
un signal dont la fréquence est voisine de 1 Hz. Le changement d'état
de la sortie 3 du NE555 est visualisé par le clignotement de la led D6,
qui fait office de témoin lumineux de bon fonctionnement de cette
partie du montage. Le signal basse fréquence Osc1 est transmis à
l'entrée d'horloge du compteur U2 / CD4017 qui fait suite et qui sert
de séquenceur.
Compteur / séquenceur
Le séquenceur est basé sur le compteur décimal CD4017 (U2) monté en "chenillard" (détails),
chaque impulsion du signal d'horloge Osc1 qu'on applique sur son
entrée CLK le fait avancer d'un cran. La cinquième sortie du
compteur (Q4) est utilisée pour remettre le compteur à zéro, ce sont
donc toujours les sorties Q0 à Q3 qui tournent inlassablement en
boucle. Ce petit bout de montage permet de disposer de 4
fréquences d'oscillation possibles F1 à F4, selon la sortie activée :
-
Cas N° 1, sortie Q0 activée, F1 = 10 KHz : une tension positive
"faible" est envoyée au deuxième oscillateur (U3 / NE555) via D7, R4 et
le point marqué A sur le schéma. En même temps, le transistor Q1 est
bloqué.
- Cas N° 2, sortie Q1 activée, F2 = 5 KHz : une tension positive "élevée" est
envoyée au deuxième oscillateur (U3 / NE555) via D8, R5 et le point marqué A sur
le schéma. En même temps, le transistor Q1 est bloqué.
- Cas N° 3, sortie Q2 activée, F3 = 2 KHz : une tension positive "faible" est
envoyée au deuxième oscillateur (U3 / NE555) via D9, R6 et le point marqué
A sur le schéma. En même temps, le transistor Q1 est saturé grâce à D11 et R9.
- Cas N° 4, sortie Q3 activée, F4 = 1 KHz : une tension positive "élevée" est
envoyée au deuxième oscillateur (U3 / NE555) via D10, R7 et le point marqué
A sur le schéma. En même temps, le transistor Q1 est saturé grâce à D12 et R10.
Les
diodes D7 à D10 évitent qu'une sortie active du compteur ne renvoie la
tension qu'elle délivre vers les sorties désactivées. Le circuit CD4017
en lui-même ne craint rien sans ces diodes car les résistances en série
avec les sorties limitent le courant, mais la suite des opérations
serait toutefois compromise.
Oscillateur "HF"
Appeler
"HF" un oscillateur dont la fréquence de sortie se limite à quelques
KHz est un peu cavalier, mais j'assume. Il s'agit en fait de faire la
différence entre deux oscillateurs identiques en forme mais ne
travaillant pas du tout à la même vitesse. Le premier oscillateur à
NE555 fonctionne à une vitesse de l'ordre du hertz, et le second
fonctionne entre 1 KHz et 10 KHz. La fréquence d'oscillation de ce
second oscillateur dépend de la valeur des composants fixes associés
R11, R12 et C6, mais dépend aussi de deux paramètres "externes" :
-
tension appliquée sur l'entrée 5 du NE555. Quand cette tension est
élevée, la fréquence d'oscillation est plus basse, et quand cette
tension est faible, la fréquence d'oscillation est plus élevée.
-
mise en ou hors service du condensateur C5 par le biais du transostor
Q1. Quand Q1 est bloqué, ce condensateur est hors service et le NE555
ne voit que le condensateur C6 sur ses deux pattes 2 et 6 (10 nF).
Quand Q1 est saturé, C5 est mis en parallèle sur C6 (au travers de la
jonction émetteur - collecteur de Q1 qui fait ici office
d'interrupteur) et le NE555 voit alors un condensateur équivalent de
valeur plus élevée (10 nF + 39 nF, soit 49 nF). Dans ces conditions, la
fréquence d'oscillation est abaissée dans un rapport d'environ 5.
Génération du champ magnétique
La
création du champ magnétique est assuré par les deux bobines L1 et L2
constituées chacune d'une dizaine de spires enroulée en spires
jointives sur la tuyauterie
à "protéger" (emplacement idéal, voir plus loin). Les deux bobines
doivent
être distantes l'une de l'autre de quelques centimètres (entre 5 cm et
15 cm). Le type de fil à utiliser n'est pas très critique en soi, mais
mieux vaut qu'il soit de type rigide et d'un diamètre suffisant (disons
10/10) pour pouvoir tenir tout seul sans qu'il soit nécessaire
d'ajouter du scotch toujours pénible à enlever plus tard. Si la
canalisation est en plastique, pas de précaution principale à prendre.
Si la canalisation est en matériaux conducteur (cuivre par exemple),
il faut veiller à ce
que les extrémités des bobines (qui ne sont reliées nulle part) soient
bien isolées.
Simplifications possibles
-
Il est possible de se contenter d'une alimentation unique de +12 V, et
donc de supprimer la diode D5, le condensateur C2, et le trio R13, R14
et Q2. Dans ce cas, la bobine L1 qui était reliée sur le collecteur de
Q2, peut être raccordée directement à la sortie du second NE555 (U3).
Cette façon de faire permet d'économiser quelques composants, mais
l'amplitude du champ magnétique est alors moindre. Peut-être cela
est-il suffisant dans certains cas, je serais bien incapable de le
certifier.
- Si vous pouvez vous contenter de deux fréquences seulement au lieu de
quatre, par exemple 2 KHz et 5 KHz, vous pouvez supprimer le CD4017 et
les diodes et résistances qui lui sont associées. Dans ce cas, le
premier NE555 pilote directement le transistor Q1, et la fréquence
d'oscillation du second oscillateur dépend alors de la mise en ou hors
fonction du condensateur additionnel. Si vous désirez conserver le
changement de fréquence toutes les secondes, il faut doubler la valeur
du condensateur C4 (mettre un 22 uF).
Emplacement idéal des bobines
Il
semble y avoir deux écoles. Certains fabricants préconisent de placer
les bobines
au niveau de l'arrivée d'eau pour une efficacité optimale et pour que
toute la maison en profite.
D'autre préconisent de placer l'appareil le plus proche possible de
l'appareil à "protéger" (machine à laver par exemple) arguant que
l'effet du champ magnétique s'estompe rapidement avec la distance. Il
va de soi que cet argument sous-entend qu'il faut un anti-tartre par
appareil à protéger... En toute franchise, je ne sais pas ce qui est le
mieux. Pour ce qui est de l'installation, les bobines doivent être
réalisées en spires jointives, c'est à dire spire contre spire, et le
raccordement de ces bobines avec le boîtier de l'anti-tartre doit se
faire au plus court possible. Les deux bobines doivent être enroulées
en sens opposé, comme le montre le dessin qui suit.
La
distance entre l'extrémité d'une bobine et l'extrémité de l'autre
bobine peut varier en fonction du type de conduit. Selon les dires d'un
des fabricants de ce genre d'ustensile, les distances entre
extrémités à respecter seraient les suivantes :
- Cuivre 16/18 : 38 cm
- Cuivre 20/22 : 31 cm
- Galvanisé 20/27 : 28 cm
- Polypropylène 25 : 30 cm
Là encore je ne fais que rapporter ce que j'ai lu, je n'ai pas testé toutes ces combinaisons.
Circuit imprimé
Non réalisé, et c'est bien dommage.
Historique
04/03/2012
- Ajout précisions concernant la réalisation des bobines.
05/04/2010
- Première mise à disposition.
