CAPSIK : La PoupoLED à paruls de Vince - exemple illustré de réalisation

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Tomo Croqueuse Document préparé par Vince


Préambule

Ce document a pour but de vous faire partager l’expérience de la réalisation d’une pouponnière LED. La réalisation est basée sur le concept de papo4334, que je remercie encore pour l’ensemble de ses conseils tout au long de la réalisation.

Chaque pouponnière sera différente, selon les besoins et buts de chacun.

A travers ce document, je vous ferai part de mes choix et erreurs…réflexions.

La pouponnière conçue ici pourra être utilisée de la germination à un début de floraison.

Conception

Dimensions utiles

Pour ce point, il y a lieu de tenir compte de différentes variables : dimensions des pots, bacs de semi, espace disponible, besoin en plants…

Remarque : La longueur standard des profilés est de 100 cm, la longueur idéale serait donc de ± 105cm. Je me suis arrêté sur 

  • Longueur : 85cm, 12 pots de 7x7 ou 9 pots de 9x9
  • Largeur : 45cm, 6 pots de 7x7 ou 5 pots de 9x9
  • Hauteur : 75 cm cela permettra de jouer sur la hauteur de l’éclairage et garder des plants jusqu’à un stade avancé.

Je dispose de bacs à semis de 40x44x8.

le caisson

Les parois seront en panneaux OSB3- 15mm (résistant au milieu humide) et bois SRN. Il sera équipé de roulettes pour faciliter le déplacement, de trous de ventilation.

L’intérieur sera recouvert d’un film réfléchissant.

Non isolé car placé dans une pièce à environ 18°C.

le panneau capsikit et ses drivers

Info Voir le document [[1]] pour les définitions et présentation de paruls, capsikik, drivers, etc...

choix des paruls, puissance et spectre

L’éclairage sera réalisé avec 3 groupes de 2 PARUL pour permettre de varier la puissance selon le moment de la journée et la croissance de la plante, sans utiliser de système de dimming (gradation).

  • (P1) 2 PARUL de 6 CREE XM-L2, blanc froid montés en série et alimentés par une alimentation en courant constant de 1 400 mA
  • (P2) 2 PARUL de 3 CREE XM-L, blanc froid montés en série et alimenté par une alimentation en courant constant de 1 400 mA (erreur de commande de ma part, des XM-L2 étaient prévues)
  • (P3) 2 PARUL de 4 COB FULL SPECTRUM, montés en parallèle et alimenté par une alimentation en courant constant de 700 mA (pour la floraison - croissance générative - )


Des profilés aluminium, type double « UU » 20x20mm serviront de supports et de dissipateurs thermiques aux émetteurs LED.

Puissance nécessaire pour l'alimentation de chaque groupe

  • 12 CREE à 1400 mA sous une tension chacune de ~3.02V, cela fait au total environ 36,24V et 12 * (1400*3.02) = 12 * 4.28 = 51.36 W (pour un max de 58.8W)
  • 6 CREE à 1400 mA sous une tension chacune de ~3.02V, cela fait au total environ 18,12V et 12 * (1400*3.02) = 6 * 4.28 = 25,37 W (pour un max de 35 W)
  • pour les Full Spectrum avec 2 paruls de chacun 4 COB FS alimentés sous 350 mA. La puissance de chaque COB sous 350 mA et ~8.55V est de 2.99W soit pour les 2 paruls au total 8 * 2.99 = 23.94 W

Choix des drivers

Info Rappel, lors du choix d'un driver en courant constant de bonne réputation, il est recommandé, pour optimiser son rendement, que sa charge effective soit dans la plage de 65 à 90% de son nominal et, autant que faire se peut, proche de 90%

Les 3 drivers retenus, pris dans la gamme MeanWell LPC, sont les suivant

  • (P1) : un driver LPS 60-1400 ; puissance maximale 58.8 W ; utilisé à ~ 87% de son nominal
  • (P2) : un driver LPC 35-1400, puissance maximale 35 W ; utilisé à ~ 72 % de son nominal
  • (P2) : un driver LPC 35-700, puissance maximale de 35 W ; utilisé à ~ 68 % de son nominal

Réalisation

plan

Pour débuter, rien de tel qu’un plan sur la base duquel on pourra débiter l’ensemble des éléments à assembler.

Vince poupo01.jpg Vince poupo03.jpg Vince poupo02.jpg



Répartition de l’éclairage pour la première croissance (stade après la germination)

Vince poupo04.jpg


Répartition de l’éclairage pour le second stade jusqu’à la floraison.

Vince poupo05.jpg


Par manque de place, je me suis limité à une pouponnière. L'ensemble des PARUL se trouve sur un seul CAPSIKIT.

L'éclairage sera adapté en fonction de la croissance des plants, de ses besoins et du moment de la journée simulée en jouant sur l’allumage des PARUL à l’aide de simples programmateurs digitaux.

montage des paruls

  • Découper- ébavurer les profils
  • Poncer les endroits où seront placés les LED. (Les profils sont traités et non brut, cela permet aussi une meilleure conduction et améliore l’adhésion des émetteurs)

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  • On dégraisse.
  • Maintenant, on peut coller les LED (par facilité les modèles commandés sont déjà fixés sur une base étoilée).

Vince poupo07.jpg

  • Mise en place des LED à l’aide de la colle "Arctic silver alumina". Cette colle bi composant, n’est pas très pratique à mettre, mais au final la qualité du produit semble top.
Info Attention : il faut prendre une colle thermique, PAS de la pâte thermique.

Info Avec les 7 gr (2 x 3,5) , j’ai collé l’ensemble des LEDS. On met l’équivalent d’un grain de riz par émetteur.

Vince poupo08.jpg



Voilà l’ensemble est collé…

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Info Prenez garde de placer les LEDS toujours dans le même sens (-) à gauche (+) à droite ou l’inverse.

  • Perçage et mise en place du câblage…

Vince poupo10.jpg

Info Attention : Papo pense que c'est plus prudent de faire le perçage avant de coller les LED

  • Utiliser un fer à souder (40 – 60W suffisant) avec un embout fin et du fil de max 1mm.

La section du câble est de 0,75, il convient avec les montages choisis jusqu’à une longueur d’environ 4m. Au-delà, il faut prendre une section supérieure.

  • Garder un code couleur à l’entrée et la sortie du PARUL afin de limiter les erreurs lors du branchement (si possible toujours rouge et noir pour le V+ et le V-)

Pour souder, après avoir coupé et dénudé le fil, j’étame les extrémités à souder ; sur les LED je place une pointe (mini goutte) d’étain sur l’émetteur, ensuite en maintenant le fil à sa place une simple fusion des 2 éléments… et voilà le raccord effectué.

Vince poupo11.jpg


Petit test…

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Vince poupo13.jpg


Tout est OK

montage du capsikit et branchements

Voici un petit schéma du montage électrique des PARUL

En série :

Info Avec un montage en série l'intensité qui traverse chacune des LED est celle délivrée par le driver

Vince poupo14.jpg


En parallèle :

Info Avec un montage avec n paruls en parallèle l'intensité qui traverse chacune des LED est 1 /n de celle délivrée par le driver

Vince poupo15.jpg

le caisson

Vince poupo16.jpg



  • Placement d’une grille réglable pour la ventilation et de roulettes pour un déplacement aisé ;)

Vince poupo17.jpg Vince poupo18.jpg


  • Les parois intérieures sont recouvertes d’un film mylar de ce type :

Vince poupo19.jpg


  • Le couvercle est juste posé sur 4 plaques de 15 mm pour permettre à la chaleur située au-dessus du CAPSIKIT de s’évacuer.

Vince poupo20.jpg


  • Le CAPSIKIT est suspendu via des crochets par des chaînes, cela permettra d’ajuster la hauteur de l’éclairage.

Vince poupo21.jpg

  • Des aimants sont placés pour maintenir les portes fermées

Tests, analyse et mesures

Test avec les 2 PARUL de 6 CREE XM-L2 :

voici les mesures relevées avec un luxmètre à :

  • 43 cm => 13 000 lux
  • 34 cm => 14 250 lux
  • 27 cm => 14 500 lux
  • 17 cm => 15 000 lux

Vince poupo22.jpg

Si l’appareil est placé sous un émetteur à 17 cm , la mesure est de 17 000 lux.

Je pense que la faible différence selon la hauteur est due à la répartition des leds et de l'angle de diffusion.

30cm entre le haut de la plante et le LED me semble un bon compromis.

Si on ouvre la porte les valeurs diminuent de ± 2 000 lux.

On voit bien l’intérêt de placer une feuille de mylar… je vais d’ailleurs en placer sur la face du plafond pour récupérer quelques lux. (à mesurer…)

Au niveau des températures, voici ce que j'ai pu relever après plus de 1h30 (valeurs certaines, thermomètre de contact)

Vince poupo23.jpg


  • Température de la pièce : 19,5 °C
  • T° dans la partie supérieure de la pouponnière (portes fermées) : 22,7°C (plafond)
  • T° sur le plateau de la poupo (portes fermées) : 21,2°C
  • T° moyenne des PARUL : environ 38°C
  • T° au-dessus de l’émetteur LEDS 40°C

En comparaison au PARUL composé de profil en U et du double UU utilisé ici, par rapport à l'investissement, les profilés choisis donnent un meilleur résultat de 2°C ... ce n'est vraiment pas énorme. Au vue de la différence de coût, un profil en U est suffisant.


L’ensemble des PARUL est monté

Vince poupo24.jpg

Il y a donc :

  • 2 PARUL de 4 COB Full Spectrum, montés en parallèle et alimentés par un tranfo DC 35-700mA
  • 2 PARUL de 3 CREE XM-L (blanc froid ) montés en série et alimentés par un tranfo DC 35-1400mA
  • 2 PARUL de 6 CREE XM-L 2 (blanc froid ) montés en série et alimentés par un tranfo DC 60-1400mA

Température prise sur le PARUL après 1h de fonctionnement :

  • 32°C sur le PARUL CREE XM-L
  • 35°C sur le PARUL COB
  • 40°C sur le PARUL CREE XM-L2

On constate que la différence de température augmente en fonction du nombre d’émetteurs LED.

La longueur des PARUL est de 80cm.

Mesure de l’éclairage en lux :

Vince poupo26.jpg

On voit que les lux s’additionnent simplement en fonction de la combinaison.

On constate avec cette géométrie que la lumière est bien répartie jusque ± 35 cm entre les LEDs et le support.

En-dessous de cette valeur, pour les PARUL équipés de 3 à 4 émetteurs, la répartition est nettement moins régulière. (LED tous les ± 21 à ± 28 cm)

Les PARUL XM-L2 sont équipés de LED tous les ± 14cm.

Relever de la tension sur chaque groupe de PARUL :

  • les 8 COB FS : 34,2V (8,56 V/LED) 2x 34,2V x 350mA= 23,94 W (montage en parallèle) soit 62,18W/m²
  • les 12 XM-L 2 : 37,8V (3,15V/ LED) 37,8V x 1400mA= 52,92 W soit 136W/m²
  • les 6 XM-L : 17,9V (2,98V/LED) 17,9V x 14000mA= 25,06 W soit 65,09W/m²

Le multimètre est basique, largement suffisant pour du bricolage mais je ne suis pas certain de la précision à faible puissante Pour info et par curiosité, j'ai mesuré les lux devant la baie vitrée (exposée au SUD) devant laquelle les semis de cette année avaient été réalisés.

A 10h00, mesure de 1500 lux, il faisait nuageux... quelques minutes plus tard, un beau rayon de soleil ! un petit coup de luxmètre... 42 000 lux ! c'est l'automne et le matin...62000 lux l’après-midi. je referai (si j'y pense ) une prise de mesure en été quand le soleil sera au max

Valeurs théoriques, sur bases des calculs de Papo434 :

  • P2 seul - 2 PX'3 blanc froid : PAR : ~ 35 W ; PPF : ~ 150 μ.moles/m²/s ; sur 12h DLI ~ 7
  • P1 seul - 2 PX6 blanc froid : PAR : ~ 72 W ; PPF : ~ 310 μ.moles/m²/s ; sur 12h DLI ~ 14
  • P1 + P2 - 2 PX6 BF + 1 PX'6 BF : PAR : ~ 107 W ; PPF ~ 460 μ.moles/m²/s ; sur 12h DLI ~ 22
  • P1+P2+P3 - 2 PX6 BF + 1 PX'6 BF + 2 PS4 FS : PAR : ~ 134 W ; PPF : ~ 600 μ.moles/m²/s ; sur 12h DLI ~ 27

On trouvera dans le document PMAEL:_Spectre_de_la_lumière_produite_par_des_LED_et_son_efficacité des explications sur les unités utilisées ci-dessus, ainsi que quelques indications sur les valeurs minimales recommandées pour les différentes phases de croissance des plantes.

Voici quelques valeurs de DLI optimum trouvées dans des articles scientifiques sur Internet

  • Tomate / capsicum /concombre : DLI variant de ~7 (germination) à ~ 22 / 30 (production des fruits)
  • Laitue : DLI ~ 14

Voir notamment : Étude sur les besoins en DLI de diverses plantes de l'université de Purdue, USA.

Vince poupo27.jpg


Info les valeurs de ce tableau correspondent à une croissance complète de la plante. Dans le cas d'une pouponnière, en se limitant à la croissance végétative et au début de croissance générative jusqu'au début de floraison mais pas la fructification, on peut réduire ces exigences de 20 à 25%.

Avec la légende suivante :

  • les 2 colonnes, en jaune, correspondent aux valeur de DLI, 10 et 12 (minimum)
  • les 4 suivantes, en vert, aux valeurs de DLI, 14, 16, 18, 20(correct)
  • les 5 suivantes, en rouge, aux valeurs de DLI, 22, 24, 26, 28 et 30 (excellent)

Retour d'expérience sur la réalisation

Budget global

Voici un aperçu du coût de la réalisation

Vince budget poupo.jpg

J’avoue avoir fait quelques achats dans la précipitation, certains composants viennent de magasin pro... Il est possible de faire similaire à moindre coût : notamment sur l’achat de simple cornières U, de la colle thermique utilisée par papo,…

Premières conclusions

  • En jouant sur allumage/extinction des drivers, l’installation dispose de quoi satisfaire dans de très bonnes conditions les besoins des plantes pendant leur croissance, depuis germination jusqu'à mise en terre (ou même culture indoor)
  • ...


La prochaine étape sera de prévoir les plages horaires et combinaisons d’éclairage….

Retour d'expérience : utilisation

Les résultats de la première saison d'utilisation de cette poupo se trouvent dans le sujet http://tomodori.com/forum/topic15941.html du forum.

Seuls quelques exemples caractéristiques, éventuellement accompagnés de quelques commentaires ou observations, sont/seront inclus dans ce document.

Évolutions fin 2017

modifications en cours Schéma électrique fin 2017