🔄 Dernière mise à jour : Août 2026
🔧 Mini-projet électronique
Capteur de niveau d’eau : principe, fonctionnement, circuit et simulation Proteus
Ce mini-projet présente la réalisation d'un capteur de niveau pour une solution aqueuse conductrice. Le système permet de détecter la présence du liquide à différents niveaux dans un réservoir et de transformer cette information en un signal électrique exploitable.
L'étude aborde la conductivité électrique d'une solution aqueuse, le principe de détection à l'aide de sondes, le montage électronique, le transistor BC548, la simulation avec Proteus ISIS et la réalisation pratique sur plaque d'essai.
Le rapport d'origine et les différentes illustrations du projet sont conservés afin de permettre une consultation complète de la réalisation.
📑 Sommaire
Accédez directement à la partie qui vous intéresse :
1. Introduction
Les capteurs permettent de transformer une grandeur physique en une information exploitable par un système électronique. Dans ce mini-projet, nous nous intéressons à un capteur de niveau destiné à détecter le niveau d'une solution aqueuse conductrice dans un réservoir.
L'information fournie par le capteur peut être affichée localement ou utilisée dans une commande de procédé. Elle peut par exemple permettre de commander automatiquement un dispositif de remplissage tel qu'une pompe ou un convoyeur.
Plusieurs méthodes permettent de détecter un niveau de liquide, notamment les méthodes hydrostatiques, acoustiques, radioactives ou électriques. Le principe étudié ici appartient à la famille des méthodes électriques.
Comprendre comment la conductivité d'une solution aqueuse peut être utilisée pour détecter la présence d'un liquide à un niveau donné et commander une sortie électronique.
2. Détection électrique d’une solution aqueuse
Une solution aqueuse est constituée d'eau contenant une ou plusieurs substances dissoutes. Son comportement électrique dépend notamment de la présence d'ions capables de transporter les charges électriques.
L'eau pure ou distillée est très peu conductrice, tandis que certaines solutions contenant des ions peuvent conduire le courant électrique.
- Une solution aqueuse contient de l'eau et des substances dissoutes.
- La présence d'ions permet le transport du courant dans le liquide.
- Les ions positifs et négatifs se déplacent sous l'effet du champ électrique.
- La conduction dans un liquide est donc liée au déplacement des ions.
Cette propriété peut être exploitée pour savoir si deux électrodes sont immergées ou non dans le liquide.
3. Conductivité et concentration
La conductivité électrique d'une solution dépend notamment de la quantité d'ions disponibles pour participer à la conduction. En général, lorsque la concentration ionique augmente, la conductivité de la solution augmente également.
avec J la densité de courant et E le champ électrique.
Solution de chlorure de sodium
Dans le projet original, cette propriété de conduction des solutions aqueuses est utilisée pour réaliser une détection simple et économique. Le montage s'appuie notamment sur un transistor BC548 dont les caractéristiques sont indiquées dans le rapport du projet.
4. Principe de fonctionnement
Le principe consiste à détecter le passage d'un milieu isolant à un milieu conducteur entre deux électrodes.
Lorsque les électrodes ne sont pas en contact avec le liquide, le circuit de détection reste dans un état donné. Lorsque le liquide conducteur établit une liaison entre les électrodes, un courant de faible niveau peut circuler et modifier l'état du circuit.
Figure 1 : schéma de principe de base
Dans le montage présenté dans le projet, lorsque l'interrupteur SW1 est fermé, le transistor peut conduire et la LED s'allume. Lorsqu'il est ouvert, le transistor est bloqué et la LED reste éteinte.
5. Détection du niveau par sondes
Une sonde est constituée d'une électrode placée dans le réservoir. Dans une configuration simple, une première électrode reste immergée tandis qu'une seconde électrode est placée à la hauteur correspondant au niveau que l'on souhaite détecter.
Lorsque le niveau du liquide monte et atteint la deuxième sonde, le liquide conducteur établit une liaison électrique entre les deux électrodes. Le circuit électronique détecte alors cette modification et change l'état de sa sortie.
Niveau atteint → liquide conducteur → détection active
Plusieurs sondes de longueurs différentes peuvent être installées pour détecter plusieurs niveaux tels que : très bas, bas, haut et très haut.
Lorsque le réservoir est métallique, il peut également être possible d'utiliser la masse du réservoir comme référence, selon la conception du système.
Une électrode peut également être installée horizontalement lorsqu'une configuration latérale du réservoir le permet.
Le projet recommande l'utilisation d'une faible tension et d'une faible intensité afin de limiter les risques électriques et d'éviter les phénomènes d'électrolyse du liquide.
6. Circuit électronique
Le circuit électronique transforme l'information provenant des électrodes en un signal de sortie facilement exploitable.
Figure 2 : circuit du capteur de niveau
Le fonctionnement du circuit repose sur la variation de l'état électrique provoquée par la présence du liquide entre les électrodes. Le signal obtenu peut ensuite être utilisé pour commander un dispositif de remplissage, une LED, un relais ou une autre fonction de contrôle, selon l'installation.
7. Avantages et inconvénients
Avantages
- Simplicité : le principe de détection est relativement simple.
- Faible coût : la solution utilise des composants électroniques accessibles.
- Installation simple : les sondes peuvent être adaptées à différentes hauteurs du réservoir.
- Détection de plusieurs niveaux : plusieurs électrodes peuvent être utilisées.
- Le système peut fournir une information directement exploitable par un circuit de commande.
Inconvénients et limites
- Cette méthode est destinée aux liquides suffisamment conducteurs.
- Elle n'est pas adaptée aux liquides isolants comme l'huile.
- Les propriétés du liquide peuvent influencer la détection.
- Les électrodes peuvent nécessiter un contrôle ou un remplacement selon l'environnement.
L'eau contenant des ions peut être détectée, tandis que l'huile et certaines solutions faiblement conductrices ne conviennent pas nécessairement à cette méthode.
8. Réalisation et simulation
Avant de réaliser le circuit en pratique, il est préférable de vérifier son fonctionnement à l'aide d'un logiciel de simulation. Cette étape permet de contrôler les connexions et d'identifier d'éventuelles erreurs avant de manipuler les composants réels.
8.1. Composants du circuit
Le montage utilise notamment des composants électroniques simples, dont le BC548, ainsi que les éléments nécessaires à la détection et à l'indication du niveau.
8.2. Simulation avec Proteus ISIS
Dans la simulation, la conductivité de l'eau est représentée par un interrupteur permettant de reproduire les deux états principaux : liquide absent et liquide présent.
Figure 3 : simulation du circuit du capteur de niveau avec Proteus ISIS
9. Réalisation pratique
Après la simulation, le montage a été réalisé sur une plaque d'essai. Cette étape permet de vérifier que le comportement obtenu en simulation correspond au fonctionnement réel du circuit.
Plusieurs essais ont été réalisés afin d'observer la réaction du capteur lorsque le niveau de l'eau varie.
Figure 4 : le circuit réalisé sur la plaque d'essai
Figure 5 : le niveau de l'eau en état bas
Figure 6 : le niveau de l'eau à l'état intermédiaire
10. Conclusion
L'étude du capteur de niveau permet de relier les notions théoriques de conductivité électrique à une application électronique concrète.
Le projet montre qu'une solution aqueuse suffisamment conductrice peut être utilisée comme élément de détection entre deux électrodes. La variation obtenue est ensuite traitée par un circuit électronique afin de fournir une information exploitable.
La démarche adoptée dans le mini-projet comprend l'étude théorique, la conception du circuit, la simulation sous Proteus ISIS puis la réalisation pratique sur plaque d'essai.
Cette démarche constitue également un bon exemple de méthode de travail pour les projets d'électronique : comprendre le phénomène physique, concevoir le circuit, simuler son fonctionnement puis effectuer des essais sur le montage réel.
🔗 Pour aller plus loin
Ce mini-projet constitue une introduction pratique aux systèmes de détection, aux capteurs et à la simulation électronique.
Pour approfondir les notions liées aux logiciels et aux projets électroniques :
Capteur de niveau · Conductivité · BC548 · Proteus ISIS · Électronique · Mini-projet
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