Brevet FR2722643A1 — publié le 19960126

DISPOSITIF POUR LA MESURE DU DEGRE D'HUMIDITE D'UN SUBSTRAT DE CULTURE POUR PLANTES. La présente invention concerne un dispositif pour mesurer le degré d'humidité ou d'assèchement relatif d'un substrat tel que terre, terreau ou analogue pour plantes. L'invention est plus pareiculièrement applicable à la mesure du degré humidité de la terre ou terreau contenu dans un bac de culture, communément dénommé Mbac à fleurs". L'entretien des plantes cultivées en bacs de culture est rendu délicat par la faible quantité de substrat, terre, terreau ou analogue conr disposent les racines pour permettre à la plante de suvvlzre et/ou se développer. I1 est donc nécessaire Oe procéder à des apports, d'une part d'eau, et d'autre part d'éléments nutritifs et en relativement plus grande quantité, et plus fréquemment que dans le cas d'une plante en pleine terre. I1 est donc nécessaire de surveiller le degré d'assèchement ou le degré d'humidité de la terre ou terreau desdits bacs. La difficulté est datant plus grande que l'alimentation en eau doit être faite à intervalles réguliers afin de maintenir la terre à un degré d'humidité optimal, ni trop sec ni trop humide, et ce en fonction de la plante contenue dans le bac. On connait des bacs or-s à réserve d'eau, permettant d'alimenter en eau de façon régulière la terre contenue dans le bac, par capilarité montante. Ces bacs connus, à réserve d'eau, présentent le grand avantage de diminuer très sensiblement la fréquence des arrosages puisqu'il est alors seulement nécessaire de réalimenter la réserve à intervalles réguliers certes, mais à une fréquence bien plus faible que dans le cas de bacs sans réserve d'eau. Cependant, il est tout de même nécessaire, pour les bacs à réserve d'eau, de surveiller le niveau d'eau. En effet, il est important de ne pas remplir à nouveau la réserve avant que celle-ci soit complètement épuisée, ceci, afin de permettre l'aération correcte du substrat. En effet, une alimentation permanente de la réserve d'eau empêche ce phénomène d'aération nécessaire et pourrait entrainer un effet de pourrissement. Cependant, il convient de ne pas trop prolonger cette période d'assèchement du substrat, sous peine d'atteindre le point de "non retour" aboutissant au flétrissement irréversible de la plante. Ainsi, les bacs à réserve d'eau, bien que présentant un net progrès, n'en doivent pas moins être l'objet de surveillance de la part de l'utilisateur pour ce qui est de la réserve d'eau et de l'alimentation en eau de la plante. Cette surveillance est difficile à concilier avec les impératifs du rythme de vie, et notamment des absences des occupants de l'habitation où se trouvent les plantes, notamment pendant la période des congés. La difficulté est d'autant plus grande que le besoin en eau diffère dans une grande mesure, d'une plante à l'autre. De plus, les utilisateurs n'ont pas toujours ni la connaissance, ni le temps, ni même le désir d'entreprendre cette connaissance, ce qui nuit fortement au développement des plantes, voire met en danger ces dernières. Enfin, le degré d'assèchement d'un substrat est une information relativement difficile à apprécier en soi. Dans ce contexte, l'invention vise à remédier à ces inconvénients et propose un dispositif permettant à l'utilisateur de connre avec précision le moment où le besoin d'eau pour une plante déterminée, se fait sentir, et ce sans surveillance ni connaissance particulière. A cette fin, selon l'invention, le dispositif pour la mesure du degré d'humidité d'un substrat pour plantes, est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure électriques du degré d'humidité dudit substrat, et des moyens d'émission d'un signal d'alarme dès que la valeur du degré d'humidité mesure atteint ou est proche d'une valeur ae seuil prédêtermince. Selon une forme préférée de réalisation, le signal d'alarme est du type auditif et le dispositif comporte des moyens d'enregistrement d'un message appelé à constituer le signal d'alarme. Le dispositif comporte avantageusement des moyens pour répéter ledit message à intervalles réguliers réglables. Le dispositif est soit fixé au bac dans lequel la plante est disposée, soit conformé en un boitier autonome et amovible. Avantageusement, le dispositif est associé à une source d'énergie électrique en courant alternatif et comporte des moyens aptes à appliquer le courant ainsi engendré à deux électrodes formant sondes et aptes à être plantées dans le substrat, la partie du substrat disposée entre les sondes/électrodes constituant une résistance variable permettant de déclencher, selon le degré d'humidité du substrat, la conduction entre les électrodes. Le dispositif comporte des moyens aptes à déclencher l'alarme et plus particulièrement la lecture des messages d'alarme dès que le seuil de conduction est atteint. L'invention sera bien comprise à la lumière de la description qui su t se rapportant à un exemple illustratif mais non limitatif de l'invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue en perspective avant du dispositif de l'invention; - La figure 2 est une vue e en perspective arrière du dispositif de la figure 1; - La figure 3 est une vue de côté du dispositif des figures 1 et 2; - La figure 4 est une vue arrière du dispositif des figures précédentes; - La figure 5 est un sc:néma synoptique simplifié de fonctionnement du dispositif; et - La figure 6 est un schéma électronique d'ensemble du dispositif. Comme montré sur la figure 1, le dispositif, selon l'exemple représenté, comporte un premier boîtier 1, destiné principalement au logement des moyens d'alimentation électriques, sous forme de piles. Le premier boîtier 1 est de forme de préférence parallélépipédique rectangle, dont les dimensions sont par exemple les suivantes - profondeur entre 1 cm et 3 cm - hauteur entre 5 cm et 10 cm - largeur entre 3 cm et 8 cm. Le dispositif comporte également un second boîtier 2, fixé sur le premier boîtier et appelé à contenir les moyens électriques, électroniques et autres du dispositif permettant son fonctionnement.Le boîtier 2 présente par exemple une hauteur comprIse entre 5 et 10 cm. Les boîtiers 1 et 2 sont de préférence en matière plastique thermoformabl > . Le second bottier 2 est oe forme générale sensiblement parallélépipédique, pressentant des arêtes supérieures arrondies. Le boîtier 2 est disposé par rapport au boîtier 1 de manière à présenter une surface commune avec ce dernier, sur leurs deux grandes faces respectives. Le boîtier 2 est décalé en hauteur par rapport au boîtier 1. Le boîtier 2 comporte un voyant vert 3A et un voyant rouge 3B, un bouton de rélaçe 5, un interrupteur 6 et un bouton-poussoir 7. Les buts, fonctions et fonctionnements de ces organes seront aécrits plus en détail ci-après. A la base du boîtier 1 sont prévus deux tiges ou tubes pleins 8 et 9, de section de préférence cylindrique et constitués d'un matériau conducteur métallique. Les tubes 8 et 9 constituent des sondes/électrodes destinées à la mesure du degré d'humidité du substrat de culture d'une plante. Les sondes/électrodes 8 et 9 sont destinées à être enfoncées dans ledit substrat. La longueur des sondes 8 et 9 est par exemple comprise entre 6 et 8 cm. On voit sur la figure 2, en perspective arrière, le dispositif de la figure 1. La face supérieure du boîtier 1 comporte un couvercle ou capot 10 fixé au boîtier 2, ce dernier étant monté pivotant sur le boîtier 1. Le pivotement limité du boîtier 2 par rapport au boîtier 1 permet de déplacer le ccuvercle ou capot 10, afin de donner accès aux piles 11 et 12 disposées à l'intérieur du boîtier 1, en vue de leur remplacement ou mise en place par exemple. Le boîtier 2 comporte une grille de haut-parleur 4 recouvrant une grande partie de la face avant du boîtier 2. Un bouton inverseur à eux positions 13 est disposé à l'intérieur du boîtier n et de préférence au bord supérieur de celui-c- Les figures 3 et 4 montrent le dispositif des figures 1 ou 2 respectivement en vue de côté et en vue de dos et l'on retrouve sur ces figures les mêmes éléments, portant les mêmes références. Avantageusement, les boXíers 1 et 2 sont constitués en un matériau plastique, et de préférence thermoformable. La charnière encre les boit ers 1 et 2 est constituée de préférence d'un pont de matière plastique reliant la base du boîtier 2 à la face correspondante avant du boîtier 1. Cette charnière porte la référence 14 sur la figure 3. Bien que le mode de réalIsatIon décrit et représenté aux figures 1 à 4 soit relatif à un dispositif amovible, l'invention est susceptible d'être réalisée sous la forme d'un dispositif fixé à demeure sur le bac de culture. Dans ce cas, par exemple, les boîtiers 1 et 2 et notamment le boîtier 1, sont venus de matière avec le bac. La figure 5 représente un schéma synoptique simplifié du fonctionnement du dispositif. Le bloc 15 symbolise l'état au repos du dispositif. Ce dernier passe à l'état de fonctionnement représenté par le bloc 16 "MARCHE", par l'intermédiaire de l'interrupteur 6 (voir figure 1). En fonction de la position du bouton inversuer 13, le dispositif se trouve soit en mode enregistrement (position 13A), soit en mode lecture (position 13B). Le mode enregistrement pour la première position du bouton 13 correspond - un mode de fonctionnement du dispositif permettant d'enregistrer un message et de mémoriser ce dernier dans une mémoire prévue à cet effet. Le message est enregistré par l'utilisateur sous forme de message vocal ou musical. Le mode de lecture correspond au mode de fonctionnement du dispositif selon lequel le message préenregistré est appelé à être lu et émis pour constituer un signal d'alarme, dès que le degré d'humidité du substrat est inférieur ou égal à un seuil prédéterminé. En mode d'enregistrement (position 13A du bouton 13) l'utilisateur presse le bouton poussoir 7, le voyant vert 3A s'allume. Le message est enregistré par l'intermédiaire d'un micro (bloc 17) relié à un bloc fonctionnel 18 comportant une mémoire 19, des moyens 20 d'enregistrement/temporisation, et des moyens 21 de lecture/émission de messages. Les moyens 21 sont reliés à un haut-parleur 22. Le bloc fonctionnel 18 est relié à des moyens 23 de mise à zéro de la temporisation, dont la sortie est reliée à l'interrupteur 6. Le mode lecture pour la seconde position du bouton 13 est relié à un bloc fonctionnel 24 comportant un bloc 25 d'alimentation en énergie électrique, de préférence du type courant sinusoidal de 50 Hertz par exemple. La sortie de l'alimentation 25 est reliée à des moyens de mesure 26 du degré d'humidité du substrat et incluant les sondes/électrodes 8 et 9. En fonction du résultat de la mesure du degré d'humidité,si le substrat est considéré comme suffisamment humide, la sortie du bloc de mesure 26 est reliée à nouveau au mode lecture et à l'entrée du bloc d'alimentation 25. Si le substrat présente un degré d'humidité inférieur ou égal à un seuil prédéterminé (SEC), la sortie du bloc de mesure 26 est reliée à un organe de basculement (bloc 27) dont la sortie est reliée à un oscillateur 28 de temporisation pour lémission/lecture et apte à déclencher le démarrage de la lecture du message apres un temps donné, variant entre 15 secondes et 45 minutes. La sortie de l'oscillateur 28 est reliée au bloc fonctnonnel 18 afin de permettre, par l'intermédiaire du bloc 21 de lecture du message, de lire le message contenu dans la mémoire 20. Le message enregistré et mémorisé dans la mémoire 19 peut être lu un certain nombre de fois prédéterminé à l'avance. Le fonctionnement du blcc 18 est géré par le bloc de commande 29. En sortie du bloc 18 la temporisation est remise à zéro par le bloc 23, et dans l'hypothèse où l'interrupteur 6 est en position fermée, le dispositif étant alors toujours en position marche, le cycle recommence par retour du signal vers le mode lecture relié au bloc 24. En référence à la figure 6, on décrit ci-après, en détail, le circuit électronique du dispositif de l'invention. Les références des blocs de la figure 5 sont communs aux blocs correspondants de la figure 6. Une source d'énergie électrique à courant continu, telle que des piles 11,12 ont leurs pôles positifs reliés à un plot de l'interrupteur de marche/arrêt 6. Le pôle négatif des piles 11,12 est relié, par l'intermédiaire d'une diode D3, à un transistor T2 dont la base est reliée au circuit intégré 28 par l'-ntermédiaire d'une diode D4 et dont le collecteur est relié aux portes d'entrée d'un circuit intégré 30 (IC3) La diode D3 a pour fonction d'éviter l'endommagement, voire la destruction, des composants en cas d'inversion accidentelle des pôles des accumulateurs ou piles. Un circuit intégré 24 est relié à un autre circuit intégré 28 dont la sortie 14 est reliée,par l'intermédiaire d'une diode D4, à la base du transistor T2. Le circuit intégré 2 est du type CD4011 et comporte quatre portes NAND I,II,II et I. Les deux entrées de la porte I sont reliées respectivement à l'émetteur et au collecteur d'un transistor T1 dont la base est reliée à la sonde/électrode 8, par l'intermédiaire d'une résistance R1 et d'un potentiomèt-e ?1 Le circuit intégré 24 a deux fonctions, à savoir générateur de signal alternatif et déclenchement du circuit intégré 28 (IC2). Les portes III et IV sont montées en multivibrateur astable apte à engendrer, sur la broche de sortie 11, des signaux carrés de fréquence 50 Hertz. Ces derniers sont injectés dans le substrat par l'intermédiaire de la sonde/électrode 9. La tension recueillie sur la sonde/électrode 8 dépend de l'humidité du substrat. La tension entre les sondes 8 et 9 peut être comparée à une résistance variable, qui forme avec le bloc 31( Rl,Pl) un pont diviseur; la tension effucace à la base du transistor T1 dépend donc de l'humidité du substrat. Dès que la tension efficace atteint un tention de seuil prédéterminée oorrespondant à une valeur de seuil de l'humidité, le transistor T1 conduit .La valeur de seuil prédéterminée est susceptible d'être réglée par l'intermédiaire du potentiomètre P1. La tension alternative obtenue à la sortie de la sonde/électrode 8 est redressée et filtrée par les diodes D1 et D2 et le condensateur C1 (bloc 32). Une résistance R3 (lOOKohm) , disposée entre la sortie du bloc 32 et le transistor T1, limite la résistance si la tension recueillie est trop faible. Une résistance R4 disposée en parallèle sur le bloc 32,à la sortie du transistor T1 permet de limiter la résistance si la tension recueillie est trop forte. On maintient ainsi également une entrée (broche 1) de la porte NALD I du circuit intégré 24 à un potentiel négatif, afin d'éviter un basculement intempestif de ladite porte I Les portes I et II du circuit intégré 24 sont montées en commutation. Plus précisément, les broches 1 et 2 de la porte I sont reliées à l'émetteur/collecteur du transistor T1 tandis que les broches 5 et 6 de la porte II sont reliées respectivement à l'entrée du circuit intégré 28 et à une sortie EOM du circuit intégré 30. Afin d'assurer la fonction déclenchement du circuit intégré 24 (IC1) les portes I et II réalisent,en fonction de la conduction ou de l'absence de conduction du transistor T1, la mise sous tension du circuit intégré 28, qui est constitué d'un circuit intégré CD 4060 sous la forme d'un compteur binaire avec oscillateur intégré, sur les broches 9, 1G et Il par des résistances de 10 kohm, 1,2 MOhm et une capacité ae 100 nF. Afin d'économiser l'énergie, seul le circuit intégré 24 est alimenté pendant la curée de la mesure du degré d'humidité. Dès que le substrat devient sec, c'est-à-dire dès que son degré d'humidité descend en-dessous du seuil prédéterminé, la tension er.tre les sondes 8 et 9 est alors inférieure ou égale au seuil de tension donné et provoque la conduction du transistor T1, les portes I et II du circuit intégré 24 basculent et permettent l'alimentation du circuit intégré 28 (IC2). La sortie du circuit Intégré 28, par la broche 14, est reliée à la base du transistor T2 par l'intermédiaire de la diode D4. La base du transistor T2 est reliée aux bornes d'entrée du circuit intégré 30, constitué d'un synthétiseur analogique, et qui comporte une mémoire dans laquelle est enregistré un message appelé à constituer le signal d'alarme. L'émetteur du transistor T2 est également reliée aux bornes d'entrée d'un circuit intégré 29 du type CD 4011 indentique au circuit intégré 24, comporte deux portes d'entrée NAND et deux portes de sortie NAND, et constituant un circuit de commande et de temporisation du circuit intégré 30. Les sorties SP+ et SP- du circuit intégré 30 sont reliées, par l'intermédiaire d'une résistance, au hautparleur 22 qui permet l'émission du signal auditif d'alarme. Le message est émis par l'intermédiaire du circuit intégré 28. Le front montant du signal carré émis par le circuit intégré 28 qui provoque la conduction du transistor T2 qui alimente le circuit 29 de commande,qui à son tour le circuit 3û qui déclenche la lecture du message émis pensant environ 16 secondes. La sortie EOM du circuit intégré 3û est appliquée sur une des entrées de la porte II (broche o) du circuit intégré 24. Ceci entraîne une remise à zéro du compteur binaire constitué par le circuit intégré 28, pour une nouvelle période à l'expiration de laquelle le message est émis à nouveau. La période d'émission cu message est réglable, entre 15 secondes et 45 minutes par exemple; la période est fonction de la broche (4 à Q14) du circuit 28 (IC2) à laquelle est reliée la base du transistor T2. Une diode luminiscente B (voyant rouge) est reliée à la broche Q4 du circuit 28. Avant la lecture du message, la diode luminescente est activée et clignote pour annoncer à l'utilisateur qu'un message va être émis. Si après la période de temps déterminée, le message auditif n'est pas émis, ceci signifie que les accumulateurs 11,12 n'ont pas assez d'énergie pour alimenter les circuits 29 et 30, qui sont relativement consommateurs d'énergie par rapport au circuit 24. Le clignotement du voyant 33 constitue donc une sécurité supplémentaire donnée à l'utilisateur. La sortie EOM est à l'état haut pendant la durée d'enregsitrement ou de lecture du message; la sortie EOM passe à l'état bas en fin de message. La description qui précède porte sur le fonctionnement du dispositif en mode lecture du message (position 13B de l'inverseur 13/voir figure 5) On décrit ci-après le foncrionnement du dispositif en mode enregistrement (position 13B de l'inverseur 13). Le passage du mode enregistrement au mode lecture est effectué par l'intermédiaire de l'inverseur 13 dont la borne d'entrée est reliée d'une part à l'émetteur du transistor T2, et d'autre part à la borne (-) des piles 11,12. En mode lecture, la broche 27 du circuit 30 à laquelle est relié '',..verseu~ 13, est à un potentiel positif. Lorsque la broche 27 est à un potentiel négatif, le mode enregistrement est assure. En mode enregistrement, l'inverseur 13 est en position fermée. Le processus d'enregistrement est déclenché lorsque l'utilisateur presse le bouton poussoir 7. L'utilisateur émet alors un message dans le micro 17 relié, par l'intermédiaire a'une capacité de 0,47microF, au circuit intégré 30, afin d'enregistrer le message dans la mémoire disposée dans ce même circuit. Lors de l'enregistrement en mémoire, une diode luminescente 3A (voyant vert), reliée à la broche 27 du circuit 30 et au pôle (+) des piles 11,12, est alors activée. Un circuit de temporisation est prévu (bloc 20 de la figure 5) dans le circuit intégré 30. Le dispositif de lS nvention présente également des caractéristiques additionnelles suivantes. Les transistors T1 et T2 sont du type B C 548. Le potentiomètre P1 de réglage du seuil de degré d'humidité est gradué à l'aide d'une échelle correspondant aux besoins de différents types de plantes. Le potentiomètre sera réglé au minimum po r les plantes à faible besoin d'eau, tandis qu'il sera réglé au maximum pour les plantes ayant besoin de beaucoup d'eau. Une notice explicative pourra être jointe, pour les commodités de l'utilisateur, à l'appareil, pour que ce dernier puisse régler le potentiomètre an fonction de la plante contenue dans le bac. Les circuits intégras peuvent être remplacés par n'importe quel autre t;-ye de circuits intégrés du même type, et dont seuls des exemples illustratifs ont été donnés plus haut. Le micro 17 et les haut-parleurs 22 peuvent être associés à des circuits de préamplification et de contrôle automatique de gain, et les filtres divers. A noter que l'inverseur 13 est disposé à l'intérieur du boîtier 1 où sont logées les piles, et n'est donc pas d'accès direct depuis l'extérieur du dispositif. Ceci constitue une sécurité supplémentaire empêchant l'accès intempestif au mode enregistrement, de la part par exemple des enfants, risquant de détruire les messages enregistrés et appelés à constituer les signaux d'alarme. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit ci-dessus, mais englobe au contraire toute variante mentionnée dans les revendications ciaprès. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Dispositif pour la mesure du degré d'humidité d'un substrat pour plantes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure électriques du degré d'humidité dudit substrat, et des moyens de lecture/émission d'un signal d'alarme dès que la valeur du degré d'humidité mesurée atteint ou est proche d'une valeur de seuil prédéterminée. 2 - Dispositif selon 1o revenoication 1, caractérisé en ce que le signal d'alarme est du type auditif et en ce qu'il comporte des moyens d'enregistrement et des moyens de lecture/émission d'ur, message appelé à constituer le signal d'alarme. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est fixé au bac dans lequel est disposée la plante. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est disposé dans un boîtier amovible par rapport au bac dans lequel est disposée la plante. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est associé à une source d'énergie électrique en courant alternatif et en ce qu'il comporte des moyens aptes à appliquer ledit courant à deux électrodes formant sondes et aptes à être plantées dans ledit substrat. 6 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour répéter ledit message d'alarme à intervalles réguliers réglables. 7 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens à mémoire aptes à mémoriser le message enregistré, et des moyens de lecture de ladite mémoire, associés à des moyens d'émission auditifs, tels qu'un haut-parleur. 8 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un bouton inverseur permettant de commuter le dispositif en mode enregistrement pour activer les moyens d'enregistrement, ou en mode lecture pour activer les moyens de leccure/émission, ledit bouton inverseur étant dispose de manière peu ou difficilement accessible de extérieur 9 - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un premier voyant correspondant au mode enregistrement, et un second voyant correspondant au mode lecture/émission. 10 - Dispositif r sel .. l'une des revendications précédentes, caractérisj en ce qu'il comporte une source d'énergie électrique en courant continu, et des moyens aptes à engendrer, à partir dudit courant continu, un courant alternatif sinusoldal. 11 - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens indicateurs d'usure de ladite source d'énergie en courant continu (accumulateur) 12 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage de la valeur de seuil prédéterminée du degré d'humidité destiné à provoquer l'émission du signal d'alarme. 13 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'enregistrement incluent un micro. 14 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens sont inclus dans un premier circuit intégré (IC3). 15 - Dispositif selon la revendication précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un second circuit intégré (IC4) apte à commander le fonctionnement dudit premier circuit intégré (cul) 16 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérise en ce qu'il comporte un troisième circuit intégré (IC1) constituant d'une part un générateur de courant alternatif, et d'autre part un moyen de basclement/dclencheent d'un quatrième circuit intégré (IC2) comprenant un oscillateur et des moyens de temporisation de l'émission/lecture du signal d'alarme.