Un détecteur de fils secteur



Il arrive souvent à chacun de nous de devoir planter un clou pour poser un crochet ou bien de devoir faire un trou dans une cloison pour poser une cheville. Dans la plupart des cas nous parvenons au terme de cette opération sans aucun problème.
Hélas, il arrive de temps en temps qu’un des infortunés travailleurs du dimanche que nous sommes, parvienne à centrer son trou avec une précision millimétrique en plein dans les fils de l’installation électrique, provoquant ainsi de sérieux dégâts.

Pour économiser quelques mètres de précieux (et coûteux) cuivre dans les installations électriques, les fils sont encastrés dans les murs en suivant des parcours aussi imprévisibles que tortueux.
Il arrive parfois qu’en plantant un clou ou en faisant un trou avec une perceuse, juste au niveau d’un fil caché, on puisse courir le risque de provoquer un court-circuit et, dans certains cas extrêmes, de recevoir une secousse électrique dangereuse.
C’est là que votre cheville, destinée à la pose de l’encadrement de l’arrière grand-mère, vous revient à un prix exorbitant ! Si le cour t-circuit ne vous a pas électrocuté, il faudra quand même réparer. Ce qui veut dire, retirer des fils ou découper la cloison pour réparer. Le petit bricolage qui devait prendre deux minutes se transforme en cauchemar !
A ce point, deux solutions seulement pour éviter cette vision d’apocalypse ! Ne jamais planter de clou… ou disposer de l’appareil que nous vous proposons dans cet article.
En effet, pour éviter tous les risques que nous venons de décrire, il suffit de disposer d’un circuit capable d’indiquer de façon fiable le parcours des fils électriques dissimulés dans les cloisons.

Schéma électrique

Figure 1 : En approchant la petite plaque détectrice d’un fil électrique parcouru par le secteur 220 V, celle-ci capte les 50 Hz de la tension alternative. Ce faible signal est amplifié par l’amplificateur opérationnel IC1/A (voir figure 3) et est appliqué sur la broche d’entrée du second amplificateur opérationnel IC1/B utilisé comme comparateur de tension.

Figure 2 : Le condensateur C5 et les diodes DS1 et DS2 permettent de prélever, de la sortie de IC1/A, un signal alternatif qui, de 0 volt, atteint un maximum d’environ 8 volts. Ce signal, appliqué sur la broche 5 de IC1/B, est ensuite comparé avec la tension positive que le potentiomètre R8 applique sur la broche opposée, la broche inverseuse 6.

Figure 3 : Schéma électrique du détecteur de fils secteur. Toutes les résistances utilisées dans ce projet sont un modèle de 1/4 de watt. Ce circuit est alimenté par une pile de 9 volts classique.

Figure 4 : Si, au travers du potentiomètre R8, vous appliquez une faible tension positive sur la broche 6 de IC1/B, le circuit sera très sensible, ainsi, vous pourrez localiser des fils encastrés à une profondeur importante.

Figure 5 : Si, au travers du potentiomètre R8, vous appliquez la tension maximale positive sur la broche 6 de IC1/B, le circuit sera moins sensible. Ainsi, vous pourrez localiser des fils encastrés à une faible profondeur.

Comme vous pouvez le voir sur la figure 3, pour réaliser ce détecteur, nous avons utilisé un circuit intégré TS27M2/CN contenant deux amplificateurs opérationnels CMOS caractérisés par une impédance d’entrée élevée.
L’entrée non-inverseuse 3 de IC1/A est directement connectée à une petite plaque détectrice directement gravée sur le circuit imprimé.
Si nous approchons la plaque de détection d’un mur dans lequel se trouvent encastrés des fils électriques, celle-ci captera le 50 Hz de la tension électrique et l’amplificateur opérationnel l’amplifiera d’environ 84 fois. Ainsi, sur sa sortie, nous retrouverons un signal sinusoïdal qui pourra atteindre une valeur maximale de 8 volts. Cette tension alternative, passe à travers le condensateur C5 et rejoint les deux diodes DS1 et DS2. Contrairement à ce que nous pourrions penser, ces deux diodes ne redressent pas la sinusoïde, car, sur la sor tie de la diode DS2, il n’y a aucun condensateur électrolytique.
De ce fait, sur la sor tie de la diode DS2, nous retrouvons la même sinusoïde que celle appliquée sur l’entrée, la seule différence est qu’elle part de 0 volt et atteint une valeur maximum de 8 volts, comme cela est représenté sur la figure 2.
Cette tension est appliquée sur l’entrée non-inverseuse 5 de IC1/B utilisé comme comparateur de tension ayant pour seuil de référence la tension positive appliquée sur l’entrée inverseuse opposée (6) par l’intermédiaire du potentiomètre R8.
Ce potentiomètre sert à régler la sensibilité du détecteur.
Si nous réglons le potentiomètre de manière à appliquer sur la broche 6 de IC1/B une tension minimale, nous pour rons détecter des fils encastrés à une certaine profondeur (voir figure 4).
Par contre si nous le réglons de manière à appliquer la tension maximale sur cette broche, nous pourrons détecter uniquement les fils encastrés peu profondément (voir figure 5).
En tournant ce potentiomètre sur la sensibilité maximum, il est possible de localiser une surface beaucoup plus grande que celle où passe le fil électrique.
Par contre en le tournant sur la sensibilité minimum, il est possible de localiser, avec une approximation de quelques centimètres le tube dans lequel passe ce fil électrique.
La diode LED verte, située sur la sortie de IC1/B, s’allume avec une luminosité élevée lorsque le signal capté atteint son amplitude maximum et avec une luminosité plus faible si le signal capté demeure au-dessous du niveau minimum.
En fonction de la luminosité de cette diode LED, nous parvenons à établir à quelle profondeur peut être encastré le fil de l’installation électrique.
Le bouton poussoir P1, inséré dans le circuit, permet d’alimenter le circuit intégré IC1 uniquement durant le temps utilisé pour la recherche des fils.

Réalisation pratique
Sur le circuit imprimé, dont le côté cuivre comporte également gravée la plaque de détection, il faut monter les quelques composants visibles sur la figure 6.
Pour commencer, montez le support pour le circuit intégré IC1, poursuivez avec toutes les résistances et enfin avec les deux diodes DS1 et DS2, en orientant leurs bagues vers la gauche.
Après ces composants, vous pouvez insérer le condensateur céramique C2, tous les condensateurs polyester et le condensateur électrolytique C7, en respectant la polarité +/– de ses pattes (patte longue au positif).
Avant de placer le potentiomètre R8 et la diode LED sur le circuit imprimé, vous devez percer le couvercle du coffret plastique avec un foret de 3 mm pour faire sortir la tête de la diode LED et avec un foret de 8 mm pour faire sortir l’axe du potentiomètre.
Pour vous aider dans cette opération, nous reportons sur la figure 11 un dessin comportant toutes les cotes.
Cette opération de perçage simple terminée, appuyez le corps du potentiomètre sur le circuit imprimé, puis reliez avec trois morceaux de fil cour ts et rigides ses trois broches aux trous présents sur le circuit imprimé.
Pour tenir bloqué le potentiomètre sur le circuit imprimé, nous vous conseillons de souder également un morceau de fil rigide sur son boîtier, comme cela est représenté sur la figure 6.
Avant de souder les pattes de la diode LED sur le circuit imprimé, tournez la patte la plus longue vers le circuit intégré IC1 et contrôlez à quelle distance vous devez positionner son corps afin que la tête de la diode LED dépasse par le trou réalisé sur le couvercle.
Il faudra également réaliser un trou de 8 mm sur le côté du coffret pour installer le bouton poussoir P1.
Le montage terminé, insérez le circuit intégré dans son support, en orientant son repère-détrompeur en forme de "U" vers C5. Fermez ensuite le coffret, le montage est prêt pour détecter les fils électriques encastrés dans les murs.

Utilisation
Appliquez le coffret en un point quelconque d’un mur ou d’une cloison, puis appuyez sur le bouton poussoir P1 et si vous notez que la diode LED s’allume, réduisez la sensibilité.
Avec la diode LED éteinte, commencez à explorer entièrement la superficie du mur et immédiatement vous vous apercevrez qu’en vous approchant d’un point sous lequel passe un fil parcouru par la tension 220 volts du secteur, la diode LED s’allume.
Si la diode LED demeure allumée en regard d’une surface trop importante, il faut réduire la sensibilité en agissant sur le potentiomètre R8 et, dans cette configuration, vous noterez que la diode LED s’allumera seulement si vous vous trouvez exactement au dessus les fils de la ligne électrique.
Note : si vous êtes trop éloigné d’une ligne électrique, vous noterez qu’en appuyant sur P1, la diode LED émet un éclair de lumière qui vous avertit que le circuit est opérationnel. Et c’est seulement lorsque vous l’approcherez d’un fil électrique relié à la tension du secteur 220 volts que vous verrez la diode LED demeurer allumée en permanence.
Il nous faut signaler que ce circuit détecte seulement les fils parcourus par la tension 220 volts, ainsi, ne recherchez pas des fils parcourus par de la basse tension (du 12 volts ou du 20 volts) car il ne les détectera pas.

Figure 6 : Schéma d’implantation des composants.
Pour bloquer le potentiomètre R8, visible en bas du dessin, nous vous conseillons de souder un morceau de fil rigide sur son boîtier et de le souder sur la piste en cuivre du circuit imprimé.


Figure 7 : Dessin du circuit imprimé à l’échelle 1.

Figure 8 : Avant de fixer le potentiomètre, il faut raccourcir son axe à environ 15 mm.

Figure 9 : Le circuit est installé à l’intérieur d’un petit boîtier en plastique comportant un logement pour la pile de 9 volts d’alimentation. Sur la figure 11, vous trouverez toutes les cotes de perçage.

Figure 10 : Brochage du circuit intégré TS27M2 vu de dessus avec son repère en forme de "U" orienté vers la gauche. La patte la plus longue de la diode LED est toujours l’anode.

Figure 11 : Plan de perçage du couvercle du boîtier en plastique. Un troisième trou devra être pratiqué sur le côté du boîtier pour pouvoir y installer le bouton poussoir P1.

Liste des composants
R1 = 4,7 MΩ
R2 = 10 kΩ
R3 = 10 kΩ
R4 = 12 kΩ
R5 = 1 MΩ
R6 = 82 kΩ
R7 = 220 Ω
R8 = 10 kΩ pot. lin.
R9 = 220 Ω
R10 = 470 Ω
C1 = 100 nF polyester
C2 = 150 pF céramique
C3 = 100 nF polyester
C4 = 1,5 nF polyester
C5 = 1 μF polyester
C6 = 100 nF polyester
C7 = 47 μF électrolytique
DS1 = Diode 1N4148
DS2 = Diode 1N4148
DL1 = Diode LED
IC1 = Intégré TS27M2.CN
P1 = Poussoir

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