Le thermomètre affiche 24°C. L'hygromètre montre une humidité relative de 58 %. Le contrôleur de concentration en CO2 quant à lui indique 1048 ppm. On dirait que tout va bien et que les plantes sont confortables et dans les meilleures conditions. Mais, les feuilles des plantes roulent sur elles mêmes et des moisissures se développent. Qu'est-ce qui se passe? Il se pourrait que les appareils de mesure qui servent de référence pour jardiner soient « dans le champ » et donnent de mauvaises valeurs. C'est quoi le problème? Ça pourrait être la calibration!

Calibrer un appareil de mesure vise à obtenir la vraie valeur de ce qu'on veut mesurer. Autrement, si la mesure est importante et qu'elle est fausse, il se produit des situations indésirables et on ne sait pas par où commencer pour les régler. En bon français, on appelle aussi « étalonnage » l'opération d'ajuster un appareil de mesure contre une mesure « étalon » dont on est absolument sûr de la précision. Comme l'usage du mot « calibration » est aussi accepté, nous allons poursuivre avec ce terme.

Une bonne calibration c'est important!

Les plantes sont un peu capricieuses sur les conditions du climat qui leur sont idéales. Si une plante demande une température idéale de 24°C, plus ou moins 1°C, donc entre 23 et 25°C et que le thermomètre indique 22°C, on est confortable pour jardiner mais pas la plante. Si comme nous l'avons vu pour l'humidité relative, l'hygromètre est à 10 % ou plus à côté de la vérité, la plante se dessèchera ou arrêtera de transpirer sans qu'on puisse comprendre vite ce qui ne va pas avec l'humidité relative du jardin. C'est pareil avec le CO₂, si le contrôleur dérive à 100 ppm ou plus en dessous de la vraie valeur de concentration, trop de CO₂ sera injecté et gaspillé sans bénéfice pour les plantes : au pire, si la concentration réelle de CO₂ est trop élevée, les plantes arrêteront de transpirer et les feuilles pourront commencer de s'enrouler. La dernière chose qu'un veut voir dans le jardin d'intérieur, c'est bien que les plantes ne poussent pas bien ou même qu'elles sont affectées par un climat négatif. Pour jardiner comme dans tout métier, on produit des résultats supérieurs avec des outils de qualité supérieurs. Les outils de mesure du climat comme le thermomètre, l'hygromètre et le contrôleur de concentration de CO₂ peuvent aider à faire de super récoltes, à la condition qu'ils fournissent et travaillent sur des vraies valeurs. Le début de la précision des mesures, c'est toujours par l'usage d'outils bien calibrés régulièrement.

La température

La Figure 1 donne un bon exemple où 4 thermomètres dont 3 sont numériques (3e donne 2 mesures) et ne donnent pas la même mesure au même endroit. Le troisième thermomètre numérique à partir de la gauche donne même 2 mesures différentes de 23,4°C et 22,1°C, les 2 capteurs étant a peu près au même endroit! Tous ces thermomètres sont précis autant que le sont leurs capteurs et la programmation qui convertit la mesure électrique en valeur de température. On en a pour son argent! Toutefois, on peut utiliser n'importe lequel de ces appareils en les vérifiant régulièrement avec un thermomètre fiable.

Figure 1 : Quatre appareils mesurent la température au même endroit. On lit 22°C, 22,8°C, sur le 3e, 23,4°C, 22,1°C et notre meilleur estimé de la mesure sur le cadran à aiguille est 22,5°C. Quatre appareils, dont un avec 2 lectures qui ne s'accordent pas, 5 mesures différentes de la même température : lequel a raison?

Un thermomètre fiable, c'est pas gratuit! Les thermomètres à mercure sont les plus précis. Par exemple un thermomètre minimum-maximum comme ceux offerts dans les magasins de jardinage d'intérieur sont de bons thermomètres (Figure 2). Les thermomètres de laboratoire à mercure qui sont souvent jaune et avec une échelle de graduation précise, qui sont longs de plus de 12 pouces (30 cm) sont aussi de bons candidats pour une mesure précise. L'idéal est d'acheter un thermomètre avec certificat d'étallonnage chez un fournisseur d'équipements de laboratoire (Figure 3).

Une fois qu'on a comparé les mesures d'un thermomètre fiable au thermomètre du jardin, on peut noter la différence sur un bout de papier qu'on colle sur le thermomètre du jardin pour nous rappeler qu'il faut ajouter ou soustraire, par exemple, 1,5°C à la lecture pour avoir la vraie température.

Figure 2 : Thermomètre à minimum et maximum
Figure 3 : Thermomètre de laboratoire avec certification d'étalonnage (certificat de calibration)

Qu'est-ce que ça change de connaître la vraie température?

Que la température lue sur un thermomètre ou ajustée par un contrôleur de climat par chauffage, ventilation ou climatisation soit 1 à 2°C à côté de la vérité ne dérange pas beaucoup un humain. Ça fait toute la différence pour une plante un peu capricieuse! Si on veut fournir les meilleures conditions de croissance et de développement à une plante, il faut lui donner sa température idéale et la maintenir le mieux possible, le plus longtemps possible.

L'humidité relative

La Figure 4 montre encore 4 appareils de mesure de l'humidité relative. Les 2 les plus à droite sont des contrôleurs horticoles spécialisés et calibrés en usine. Obtenir une bonne précision sur l'humidité relative est difficile et donc coûteux. Au mieux, à un prix raisonnable qui dépasse les 100-150 $ on peut obtenir une précision de mesure de 3,5% en plus ou en moins. Pour plus de précision, il faut payer beaucoup plus. La figure 2 montre clairement que l'hygromètre à aiguille (58 %) est loin dans le champ avec une différence de plus de 15 % par rapport au plus proche à 43 %. L'hygromètre à aiguille « pas cher » ne vaut pas cher. En jardinage d'intérieur en créant des conditions artificielles qu'on veut idéales pour les plantes, on devrait utiliser de meilleurs appareils de mesure et de contrôle de l'humidité relative. Les plantes ne magasinent pas les équipements de mesure mais elles savent les conditions confortables qui leur conviennent.

Figure 4 : Quatre hygromètres qui donnent des mesures de gauche à droite de 43 %, 58 %, entre 35 et 40 % et 41 %. Auquel se fier?

Les contrôleurs horticoles de climat avec des capteurs qui coûtent autant ou plus que les hygromètres pour usage résidentiel sont plus précis. Ces contrôleurs sont calibrés et vérifiés en usine contre des appareils de laboratoire. Encore une fois, il est désirable de vérifier l'hygromètre du jardin intérieur avec un appareil fiable. En général, on utilise un psychromètre (Figure 5) qui comporte 2 thermomètres : un mesure la température actuelle sur son bulbe sec; le bulbe de mercure du deuxième thermomètre est enveloppé d'une mèche mouillée et sa mesure est dite du « bulbe humide ». On utilise une table ou un diagramme psychrométrique pour déterminer avec précision l'humidité spécifique (réelle) et l'humidité relative (http://fr.wikipedia.org/wiki/Psychrométrie). Un psychromètre est un instrument de mesure de précision. Il est difficile d'en trouver un bon sur le marché en bas de 100 dollars. Il vaut peut-être mieux mettre le prix sur un bon hygromètre numérique ou sur un contrôleur de climat numérique calibré en usine pour avoir une bonne mesure de l'humidité relative et un bon contrôle de l'humidification ou de la déshumidification autour des besoins des plantes qu'on cultive.

 
Figure 5 : a) Psychromètre motorisé comme on en trouve dans les stations météo. En b) Un psychomètre « sling » dont on mouille la mèche du thermomètre à bulbe humide.

La concentration en CO2

Un contrôleur à capteur de CO2 NDIR (non dispersive infrared) est délicat. Il perd facilement sa calibration par un choc subi lors du transport ou de la manipulation comme à l'installation. Un capteur de CO2 NDIR comprend une source lumineuse et des miroirs facilement affectés par l'environnement. Le capteur « dérive » avec le temps, autour du « zéro » et les mesures s'éloignent de la vraie concentration actuelle. De plus, le CO2 et l'humidité dans l'air forment de l'acide carbonique qui attaque les miroirs du capteur. L'usage du souffre « évaporé », avec l'humidité, endommage aussi le capteur. Finalement, la température du local où le capteur est utilisé a aussi un impact sur la mesure affichée. On devrait calibrer un capteur de CO2 dans des conditions proches de celles où il est opéré. Selon nos expériences, un capteur de CO2 NDIR devrait être re-calibré à tous les trois (3) mois.

La Figure 6 donne encore un exemple de 3 contrôleurs avec des capteurs provenant du même manufacturier qui donnent des résultats différents.

Figure 6 : Trois contrôleurs horticoles de concentration de CO2 donnent trois lectures différentes et utilisent le même capteur (du même manufacturier). Les deux premiers à gauche viennent d'être calibrés et le troisième, à droite, a été calibré il y a environ 6 mois. La différence entre les deux premiers contrôleurs est de seulement 17 ppm, ce qui est correct pour un capteur à plus ou moins 75 ppm de la vraie valeur. Le contrôleur de droite a « dérivé » d'au moins 100 ppm depuis sa dernière calibration : il est grand temps de le re-calibrer.

Quand calibrer?

Il est recommandable que le contrôleur et son capteur soient calibrés à l'achat, puis au début de chaque nouvelle culture pour assurer un contrôle précis de l'enrichissement en CO2 sans gaspillage et avec une concentration suffisante pour assurer une croissance rapide et saine des plantes. Tout contrôleur de CO2 acheté usagé devrait être calibré avant d'être installé au jardin. En cas de doute sur la validité de la calibration, suite à une longue utilisation, suite à un choc ou suite à une longue période sans utilisation ou à toute autre cause, mieux vaut calibrer!

Comment calibrer?

À quelle référence sûre peut-on se fier pour calibrer un capteur de CO2? Malheureusement, les capteurs de CO2 abordables (600 à 1000 dollars) auxquels on peut comparer un contrôleur sont construits avec les mêmes capteurs que ceux utilisés dans les contrôleurs horticoles et ne sont pas plus précis (Figure 7) : il faut aussi les calibrer avant chaque usage pour être sûr de leur mesure. Un contrôleur calibré dans une atmosphère avec une concentration connue en CO2 est une aussi bonne référence qu'un capteur portatif à batteries.

Figure 7 : Un appareil de mesure du CO2 portatif à batterie

La méthode idéale de calibration est donc d'enfermer le capteur ou le contrôleur de CO2 dans un mélange de gaz à concentration de CO2 connue et certifiée. Certains capteurs sont munis d'un circuit de calibration dans lequel on vaporise le mélange de gaz de concentration certifiée. Pour la plupart des contrôleurs horticoles utilisés en jardinage d'intérieur, on n'a pas de tel circuit. Alors, on peut placer le contrôleur dans une boîte, dans une pièce ou dans un sac étanche pour le protéger de la respiration humaine, retirer l'air et le remplacer par un mélange de concentration en CO2 connue (Figure 8). Après, il ne reste qu'à suivre les instructions du manufacturier pour une calibration « manuelle » pour réaliser l'opération. Il faut se rappeler que comme tous les appareils de mesure de précision, un capteur de CO2 est peu précis aux limites de son échelle de mesure, autour de « 0 » et autour de 5000 PPM (parties par million), par exemple. L'idéal est donc de calibrer avec un mélange de gaz offrant une concentration de qui est proche de celle désirée dans le jardin pour obtenir une calibration sûre et des mesures qui sont aussi proches que possible de la concentration réelle (voir Trousse de calibration Plug'N'GROW).

Figure 8 : Exemples de gaz de calibration : à gauche, bouteille de gaz certifié à 1755 ppm CO₂ pour 1 usage et pour capteur avec circuit de calibration ; à droite bouteille de mélange de gaz à concentration certifiée à 1000 ppm CO₂.

Figure 9 : Les contrôleurs de 3 manufacturiers utilisant des capteurs NDIR du même manufacturier ont été calibrés dans la même demi-heure avec un mélange de gaz à 1000 ppm de CO₂ et installés dans le même local pour la photo. On voit 2 résultats différents : le contrôleur horticole du centre a un écart de 71 ppm plus élevé que les deux autres. La conception des contrôleurs horticoles varie d'un manufacturier à l'autre. Au delà de la calibration, l'électronique et la programmation du contrôleur doivent bien traduire et afficher la mesure réelle de la concentration en CO₂.

Pourquoi ne pas calibrer le capteur dehors?

Pendant plusieurs années, tous les manufacturiers de contrôleurs de CO₂ ont recommandé la méthode de calibration à l'extérieur, faute de mieux. Cette méthode suppose une concentration moyenne de 350 à 400 PPM de CO₂. Ce qui n'est jamais tout à fait certain. En ville, avec les véhicules qui rejettent environ 20% de leur gaz d'échappement en CO₂, avec les systèmes de chauffage au bois, au mazout et au gaz, en plus des industries, la concentration réelle en CO₂ selon l'heure dans la journée est quelque part entre 400 et plusieurs milliers de PPM. En plus, en hiver, à une température très différente de celle du jardin intérieur, la calibration du contrôleur est faussée.

Pourquoi ne pas calibrer sur la valeur affichée par un autre contrôleur?

En calcul d'erreur scientifique, les erreurs s'additionnent. Si au moment de calibrer un capteur avec une précision de +/- 75 ppm, on lit une mesure pour un autre capteur précis à +/- 75 ppm, on peut dans le pire des cas arriver à un écart de 150 ppm à la vraie valeur même en les plaçant dans un sac. En plus, il est facile d'influencer les capteurs, juste en respirant alentour. Une personne expire l'air à une concentration de CO₂ de 6 000 à 8000 ppm. Malheureusement, les capteurs de CO₂ abordables (600 à 1000 dollars) auxquels on peut comparer un contrôleur sont construits avec les mêmes capteurs que ceux utilisés dans les contrôleurs et ne sont pas plus précis : ils ont aussi besoin d'être calibrés avant chaque usage pour être sûr de leur mesure. Un contrôleur calibré dans une atmosphère avec une concentration connue en CO₂ est une aussi bonne référence qu'un capteur portatif à batteries.

Une bonne calibration c'est important!

Les plantes sont un peu capricieuses sur les conditions du climat qui leur sont idéales. Si une plante demande une température idéale de 24°C, plus ou moins 1°C, donc entre 23 et 25°C et que le thermomètre indique 22°C, on est confortable pour jardiner mais pas la plante. Si comme nous l'avons vu pour l'humidité relative, l'hygromètre est à 10 % ou plus à côté de la vérité, la plante se dessèchera ou arrêtera de transpirer sans qu'on puisse comprendre vite ce qui ne va pas avec l'humidité relative du jardin. C'est pareil avec le CO₂, si le contrôleur dérive à 100 ppm ou plus en dessous de la vraie valeur de concentration, trop de CO₂ sera injecté et gaspillé sans bénéfice pour les plantes : au pire, si la concentration réelle de CO₂ est trop élevée, les plantes arrêteront de transpirer et les feuilles pourront commencer de s'enrouler.

La dernière chose qu'un veut voir dans le jardin d'intérieur, c'est bien que les plantes ne poussent pas bien ou même qu'elles sont affectées par un climat négatif. Pour jardiner comme dans tout métier, on produit des résultats supérieurs avec des outils de qualité supérieurs. Les outils de mesure du climat comme le thermomètre, l'hygromètre et le contrôleur de concentration de CO₂ peuvent aider à faire de super récoltes, à la condition qu'ils fournissent et travaillent sur des vraies valeurs. Le début de la précision des mesures, c'est toujours par l'usage d'outils bien calibrés régulièrement.