Lorsque vos relevés analogiques de matières totales dissoutes (TDS, pour Total Dissolved Solids) oscillent de manière erratique dès que la pompe à eau se met en marche, le capteur n'est pas défectueux. Votre réservoir de solution nutritive se comporte comme un conducteur électrique partagé. La pompe submersible injecte des courants de fuite, des boucles de masse ou des bruits de moteur à haute fréquence directement dans l'eau, corrompant les mesures de l'ordre du microvolt dont dépend le convertisseur analogique-numérique (CAN ou ADC) de votre microcontrôleur.

Vous pouvez résoudre totalement ce problème grâce à l'une de ces trois méthodes : l'entrelacement logiciel (mettre la pompe en pause pendant les mesures), l'isolation galvanique du circuit du capteur, ou une séparation électrique nette de vos rails d'alimentation.

La physique du problème : pourquoi l'eau agit comme un circuit partagé

Une sonde TDS analogique ne mesure pas directement une concentration chimique ; elle mesure la conductivité électrique (CE ou EC). Le circuit de pilotage de la sonde applique un signal d'excitation alternatif à basse tension entre deux broches métalliques immergées et mesure le minuscule courant résultant qui traverse l'eau. Comme l'eau pure est un isolant et que les sels minéraux dissous libèrent des ions, une conductivité ionique plus élevée correspond à un TDS plus important.

Le problème survient parce que le bain nutritif n'est pas isolé électriquement. Lorsque vous immergez une pompe 230V AC alimentée sur secteur ou une pompe submersible 12V DC sans balais (brushless) dans le même réservoir :

• Boucles de masse galvaniques : si le corps de la pompe ou l'alimentation DC partage un chemin commun avec la masse de votre microcontrôleur, des courants de fuite parasites continus ou alternatifs circulent à travers la solution nutritive conductrice vers les broches de la sonde TDS, trouvant un chemin de retour imprévu vers la masse via les broches de votre ADC.
• Interférences électromagnétiques (EMI) : les circuits de commutation des pompes DC sans balais (BLDC) et les champs inductifs des moteurs AC rayonnent des bruits électromagnétiques à haute fréquence dans l'eau et le long des câbles de capteur non blindés.
• Distorsion harmonique d'onduleur : dans les installations scolaires et agricoles sud-africaines fonctionnant sur onduleurs de secours ou systèmes de batteries solaires lors des délestages électriques (load-shedding), les onduleurs à onde sinusoïdale modifiée injectent un bruit harmonique important dans les bobinages de la pompe AC, amplifiant considérablement le plancher de bruit dans le bac.

Comme le signal mesuré aux bornes de la sonde TDS est minuscule — souvent conditionné en une sortie analogique de 0–2,3V ou 0–3,3V —, un simple potentiel parasite de 50mV dans l'eau provoquera des oscillations brutales de plusieurs centaines de parties par million (ppm) sur les lectures de l'ADC de votre microcontrôleur.

Solution 1 : La correction gratuite (entrelacement logiciel)

Si votre système utilise un relais ou un MOSFET pour commander la pompe, la solution la plus simple et la plus fiable ne coûte rien. La concentration en nutriments évolue sur des heures et des jours, pas en quelques secondes. Vous n'avez pas besoin d'un échantillonnage continu en temps réel pendant que l'eau est agitée.

Structurez plutôt votre micrologiciel (en MicroPython, Arduino C++ ou ESP-IDF) pour suivre un cycle de lecture avec mise en pause de la pompe :

1. Coupez le relais de la pompe.
2. Faites une pause de 3 à 5 secondes pour laisser la turbulence du fluide, la cavitation des bulles et les charges capacitives dans l'eau se dissiper.
3. Effectuez 10 à 20 échantillons analogiques sur une période de 500 millisecondes.
4. Appliquez un filtre médian (en éliminant les valeurs les plus hautes et les plus basses) et calculez la moyenne.
5. Enregistrez ou transmettez la valeur TDS validée.
6. Réactivez le relais de la pompe.

Exécuter ce cycle une fois toutes les 15 à 30 minutes permet un suivi précis et sans dérive des nutriments, sans perturber l'oxygénation des racines ni la circulation de l'eau.

Solution 2 : Isolation galvanique matérielle

Si vous utilisez un système NFT (Nutrient Film Technique ou culture sur film nutritif) à flux continu ou un système commercial de type Dutch bucket où la pompe ne peut pas être mise en pause, vous devez isoler électriquement le capteur des bus d'alimentation et de données du contrôleur.

L'architecture matérielle la plus propre consiste à placer un ADC externe (comme un ADS1115) du côté isolé du capteur, à alimenter cet ADC à l'aide d'un convertisseur DC-DC isolé et à relier le bus I2C à votre ESP32 ou Raspberry Pi Pico à l'aide d'un circuit intégré d'isolation numérique. Cela garantit l'absence totale de chemin galvanique entre l'eau et la logique de votre contrôleur.

Solution 3 : Séparation des rails d'alimentation et discipline de câblage

Si vous construisez des unités de surveillance sur mesure — comme celles abordées dans nos ressources de prototypage IoT Sheen ou intégrées dans des bacs de culture automatisés en classe via nos kits hydroponiques scolaires —, la mise en œuvre d'une séparation électrique standard prévient la plupart des interférences avant même qu'elles n'atteignent le capteur :

• Alimentations séparées : n'alimentez jamais une pompe submersible 12V à partir du même rail d'alimentation DC que la logique sensible de votre microcontrôleur. Le retour inductif au démarrage de la pompe provoque des chutes de tension qui déstabilisent la tension de référence de votre ADC.
• Diodes de roue libre et circuits d'amortissement (snubbers) : placez une diode de roue libre 1N4007 aux bornes d'une pompe DC inductive, ou un circuit d'amortissement RC (snubber) aux bornes des contacts de relais AC, pour supprimer les pics de tension transitoires à la source.
• Cheminement des câbles : ne faites jamais passer le câble du capteur analogique basse tension parallèlement au cordon d'alimentation 230V ou 12V de la pompe dans le même conduit. Maintenez au moins 15 cm de séparation physique, ou utilisez un câble à paire torsadée blindé et relié à la terre pour la sonde.
• Mise à la terre du réservoir : dans les systèmes présentant une forte charge statique ou un couplage capacitif important avec le moteur, immerger dans le réservoir une tige de mise à la terre dédiée en acier inoxydable 316 reliée à la terre du secteur permet de dériver les potentiels parasites loin des broches du capteur.

En imposant une chronologie rigoureuse dans votre logiciel ou une isolation galvanique adaptée dans votre câblage, vos mesures de TDS resteront parfaitement stables, quel que soit l'état du moteur de la pompe.