Brevet FR2680632A1 — publié le 19930305

Dispositif destiné à gérer les fonctions essentielles au bon fonctionnement et à ltéquilibre vital du milieu aquatique d'un aquarium. Le pressent dispositif est particulièrement destiné aux aquariophiles qui ont besoin de cet appareil pour gérer les fonctions primordiales suivantes: température,éclairage ,filtration,distribution de nourriture, régulation du PH et équilibre du milieu aquatique. Ces prinsipales fonctions sont actuellement gérées séparément et sans respect du rythme biologique naturel. Le chauffage est géré par un thermostat à lame incorporé qui régule une température approximative et identique jour et nuit. L'éclairage et l'extinction se font brutalement sur ordre de l'utilisa teur qui ne respecte pas la régularité du lever et coucher de soleil. Aucune progression dans l'intensité lumineuse ntest prévue dans les éclairages actuels. La filtration est identique jour et nuit sans arrêt lors des repas.La nourriture est ainsi absorbée par le filtre qui s'encrasse plus rapidement.La distribution de nourriture se fait manuellement quand l'utilisateur y pense ou en a le temps. Rien n'est donc programmé pour une gestion globale et si certains appa- reils existent séparément pour certaines fonctions,ils n'offrent aucune unité rationnelle d'utilisation. Les inconvénients de cette actuelle gestion non organisée sont multiples. Le chauffage n'est pas donné au degré près concernant l'espèces des poissons et des plantes présents dans l'aauariums,oe qui est un facteur négatif à leur épanouissement et une contrainte à leur reproduction. L'éclairage donné et enlevé brutalement peut provoquer des arrèts cardiaques chez certains poissons fragiles et perreux.Le non-respect des heure res naturelles de lever et coucher du soleil désorganise le métabolisme des poissons et porte préjudice à leur longévité. La filtration fonctionnant lors de la distribution de nourriture,absor- be une grande partie de celle-ci.Les masses filtrantes s'encrassent alor: rapidement et font varier néfastement le taux de nitrites nitrates et modifient le Pff par apport d'acidité. Le dispositif est représenté sur le schéma ci-joiSt en planche I/6. A l'intérieur du boitier ( 22 ) se trouve la carte à microprocesseur (( I8 ) qui reçoit les informations des différents éléments extérieurs: cellule photorésistance ( II ),sonde thermique ( I4 ),clavier ( 20 ). Ces informations sont traitées par le programme conçu pour une action sures éléments extérieurs : éclairage ( I3 ),résistance chauffante ( I5 ),filtre ( I6 ),distributeur de nourriture ( 17 )3 Le gradateur de lumière ( I2 )l'afficheur alphanumérique ( 19 ) et l'horloge ( 21 ) sont reliés à la carte à microprocesseur ( I8 ). Le bornier ( 23 ) permet les raccordements avec les instruments exté- rieurs. LE BUT DE L'INVENTION est donc de créer, un nouvel effet technique afin de reconstituer dans un milieu de captivité ( aquarium ) les conditions naturelles de vie.Le dispositif gerant la combinaison des moyens utilisés pour atteindre ce but sont les REVENDICATIONS SUIVANTES. La carte à microprocesseur est la centrale qui reçoit toutes les informations pour la gestion des éléments périphériques.Elle est programmée pour recevoir des instructions en provenance d'appareils ( cellule photo R 48,sonde IC 5,horloge ) et des instructions de l'utilisateur transmises par le clavier et visualisées sur l'affjcheur alphanumérique. La cellule photorésistance R 48 déclenche,à l'heur@ programmée par l'utilisateur sur le cadran et l'afficheur alphanumérique,le gradateur de lumière.Ce gradateurdèclenche l'intensité de la lumière en partant dde la valeur zéro à la valeur maximale pour le matin et inversement pour le soir progressivement sur une période également programmée pour recréer naturellement le temps et l'intensité d'un lever et d'un coucher de soleil. Cette cellule R 48 assure ensuite tout au long de la journée une intensité lumineuse maximale à ne pas dépasser, fixée par le constructeur. L'éclairage de l'aquarium sera donc diminué pour compenser le passage d'un rayon de soleil dans la pièce où se situe l'aquarium.Ceci ayant pour but d'éviter par un excès de luminosité la prolifération d'algues nuisibles à l'équilibre du milieu aquatique. La sonde thermique IC 5 assure la régulation de la température.Elle agit à deux types d'instructions: I / à celles de la cellule R 48 qui lossqu'elle déclenche l'intensité lumineuse,ordonne à la sonde IC 5 de monter la température diurne d' un nombre de degrés programmés par le constructeur et inversement pour la température nocturne.Le but est d'être fidèle au phénomène naturel qui veut que l'eau voit sa température baisser de quelques degrés la nuit, signe d'un endormissement naturel pour certains poissons ou période de chassie pour d'autres. 2 / à l'utilisateur qui ordonne à la sonde IC 5 le degré maxi et le degré mini de température selon les variétés de poissons du site.Toutes ces informations sont gérées par la carte à microprocesseur. L'horloge programmée par l'utilisateur permet la transmission des données entre les modules qui sont ainsi parfaitement orchestrés. Sur le boitier contenant l'ensemble des éléments,un bornier recevra des appareils existants et extérieurs mais gérés par la carte à microprocessenr.Cette carte gére un nourrisseur-distributeur qui se déclenchera aux heures demandées par l'utilisateurau moyen du clavier et de l'affiheur alphanumérique.En même temps, la carte coupera l'alimentation électrique du filtre pendant un temps choisi par le constructeur. Le but étant que le filtre n'absorbe pas la nourriture distribuée qui l'encrasserait et par la formation de nitrites nitrates ferait varier la valeur du PH souhaité. DESCRIPTION DES PLANCHES. En planche I/6,nous avons le schéma du dispositif. En planche 2/6,nous trouvons le schéma électrique de la carte à microprocesseur. En planche 3/6,nous avons le système périphérique permettant la mesure de la lumière ambiante ainsi que la mesure de la température de l'eau de l'aquarium. En planche 4/6,le clavier 12 touches numériques,l'écran de dialogue et l'affichage de l'heure courante,ainsi que les commandes du chauffage, du nourrisseur et du filtre. En planche 5/6,le système de commande de l'éclairage. En planche 6/5,1a disposition du système général dans son boitier. Ci-dessous,la nomenclature des principaux semi-conducteurs utilisés pour le système complet: IC1 8052AH.BASIC IO2 74HCT373 IC3 74HCTI38 IC4.5 6264 IC6 2764 IC7 74HCT32 IC8 74HCT08 IC9 PCF8583 ICIO.II.I2.I3 PCF8574 ICI4 SAA I064 ICI5 AD 590 ICI6.2I.22 LM 74I ICI7.20 ADC 0804 ICI8 PCF 8574 ICI9 PCF 8574 IC23 PCF 8574 IC24 DAC 0800 IC25 LM 74I IC26 SL 440 TI.3.4 BC 547 T2 BC 557 T5 BC I6I T20 BC 549 C T2I TIC 226 DI.2.3.5 IN4I48 D4 D7 LED D6 LED D8 6 DI3 IN4I48 DZI - DZ5 ZENER 2,7 V T6.7.8 2N2222 TIO - I2 2N2222 I4- I6 2N2222 T9.I3.I7 4N26 DESCRIPTION DE L'INVENTION. Lacarte à microprocessanr 8052 AH.BASIC représentée planche 2/6 permet de controler la lumière,la température et de déclencher la mise en marche du nourrisseur simultanément avec l'arrèt du filtre.Ceci via un bus 1,2(1 géré par le microprocesseur.Le bus I2C est constitué de deux fils repérés par la référence SDA pour l'un et SCL pour l'autre. Nous avons horloge commune gràoe à la ligne SCL pour permettre une transmission des données entre les modules. La ligne STA est bidirectionnelle. La mesure de température est réalisée par la sonde IC5,en planche 3/6. La combinaison des éléments : DZI,P2,R37,ICI6 permet un étalonnage et un ajustage de la valeur mesurée.Cette valeur est convertie par le circuit intégré ICI7 en numérique sur HUIT bits en parallèle.Ensuite, le circuit ICI8 permet de transposer les huit s bits parallèles en un bit série directement compatible avec le bus I2C. Pour la mesure de la lumièresnous utilisons le mème principe,mais en utilisant la photorésistance R48. Les circuits ICI6 et IC2I sont cablés en amplificateurs additionneurs pour des raisons de réblage de mesures.Sur le bus I2C,nous connectons également le circuit IC9 ( Planche 4/6 ).Celui-ci permet après programme mation d'avoir l'heure courante à disposition. Un système d'alimentation de secours est associé au circuit ICI pour obtenir une sauvegarde del'heure dans le cas d'une coupure d'alimenta- tion électri ue. Le circuit ICIO permet de décoder la touche actionnée sur le clavier et de dialoguer,via le bus I2C,avec la carte à microprocessanr. Ensuitesle circuit ICI4 permet,sur l'ordre du bus I2C, de piloter simultanément quatre afficheurs sept segments.Ceux-ci visualiseront l'heure courante. Les circuits ICII et ICI2 permettent de commander ltafficheur alnha- numérique à cristaux licuides.Cet afficheur permettra de dialoguer avec le microprocesseur lors de la phase de la programmation de l'heure courante,de ltheure dd déclenchement de l'allumage et de l'extinction de la lumièresde l'heure de mise en fonctionnement du nourrisseur et de la température moyenne de l'eau de l'aquarium à obtenir. Lorsque cette phase sera terminée,nous aurons en permanence l'affichege de la température de l'eau ainsi que l'état des différents actionneurs.La résistance ajustable PI permet le réglage du contraste de l' afficheur.Le circuit ICI3 permet de commander les relais RLI,RL2,RL3. Ceux-ci actionnent la résistance chauffantesle nourrisseur et le filtre. En- planche 4/6,une isolation électrique entre la commande et l'action- neur est réalisé par les opto-coupleurs T9,T13 et T17. En planche 5/6,nous avons le circuit IC23 permettant de transposer la valeur présente sur le bus I2C en un mot de huit bits parallèles. Avec le circuit 1C24,nous convertissons le mot de huit bits p allè- les en une tension continue disponible aux bornes de la résistance R51. Le système R53,P7 et DZ5 permet avec IC25 un ajustage de la tension de commande du circuit IC26.Celui-ci est spécialement étudié pour la réalisation de gradateur de lumière.Ce gradateur sera connecté à un tube TLM pour se rapprocher le plus possible de la lumière du jour. En planche 6/6,nous avons la disposition des éléments constitutifs du système dans le boitier. Nous avons en face avant (2 ) sur laquelle apparaissent le clavier de dialogue ( 3 ),l'afficheur alphanumérique ( I ) et les quatre afficheurs sept segments ( 4 ). A ltintérieur du boitier,posé sur des patins caoutchouc ( 5 ),nous avons un bornier de raccordement électrique ( 6 ) ,la carte à microprocesseur ( 9 ) et la carte comprenant tous les éléments périphériques ( 8 ). Les deux cartes ( 8 ) et ( 9 ) sont fixées au boitier par des entretoises ( 7 ) Un connecteur ( IO ) permet la liaison entre la carte ( 8 ) et les afficheurs ( I ) et ( 4 ) ainsi que le clavier ( 3 ) REVENDICATIONS. 1 / Dispositif destiné à gérer les fonctions essentielles au bon fonctionnement et à l'équilibre vital du milieu aquatique d'un aquarium caractérisé en ce qu'il comporte : un boitier ( 22 ) contenant une carte à mioroprocess@@@ ( 18 ) gérant au moyen de la cellule photorésistance ( II ) l'éclairage ( I3 ).Puis un gradateur de lumière (I2 ) agissant sur l'intensité de l'éclairage (I3 ).Puis une sonde thermique ( I4 ) agissant sur l'intensité de la résistance chauffante ( I5 ).Puis une hor- loge ( 21 ) qui en liaison avec la sonde ( I4 ) est programmée par le clavier ( 20 ) et controlée par l'afficheur ( I9 ) pour indiquer les heu- res de déclenchement du chauffage ( 15 ) et de la lumière ( I3 .Cette horloge ( 21 ) coupant également par programmation le filtre ( I6 ) pendant un certain temps et actionnant le distributeur de nourriture (I7). 2 / dispositif selon la revendiqation I caractérisé en ce qu'il comporte une carte à microprocesseur ( I8 ) reçevant un programme écrit spécifiquement pour gérer toutes les fonctions transmises: par la cellule photorésistance ( II ) par la sonde thermique ( I4 ) par l'utilisateur au moyen du clavier ( 20 ) par l'horloge ( 21 ). 3 / dispositif selon la revendication I caractérisé en ce qu'il comporte une cellule photorésistance ( II ) qui transmet à la carte à microprocess@@r ( I8 ) la valeur de luminosité pour enclencher ou couper lté- clairage ( I3 ) par l'intermédiaire du gradateur ( 12 ). 4 / dispositif selon la revendication I caractérisé en ce qu'il compor- te un gradateur ( I2 ) qui est programmé pour commander l'éclairage en partant d'une valeur minimum pour atteindre une valeur maximum ( ou inversement ) en un temps programmé par le constructeur au moyen de la carte à microprocesseur ( I8 ). 5 / dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'il comporte ce gradateur ( I2 ) aussi programmé pour maintenir une intensité lumineuse maximale à ne pas dépasser.Ceci afin d'éviter la prolifération de plantes et d'algues due à une intensité lumineuse trop élevée. 6 / dispositif selon la revendication I caractérisé en ce qu'il comporte une sonde thermique programmée pour actionner la résistance chauffante ( I5 ) de façon à maitenir la température de l'eau à une valeur fixée pour le jour et à une autre valeur fixée pour la nuit.Ces valeurs étant transmises par l'utilisateur à la carte ( I8 ) par le clavier ( 20 ). T / dispositif selon la revendication I caractérisé en ce qu'il comporte une horloge ( 21 ) gérant : l'heure d'allumage et d'extinction@ de l'éclairage ( I3 ) ,l'heure de mise en route du distributeur dê nourriture ( I7 ),l'heure de coupure de courant alimentant le filtre ( I6 ). 8 / dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'alimentation de secours de façon à sauvegarder les données en cas de coupure accidentelle d'alimentation électrique.