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L'électronique de bord page fédératrice sur l'évolution |
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Introduction |
Maj : 15/11/09
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Ce petit résumé est destiné à
fixer les idées, la publicité des constructeurs n'étant
pas toujours un modèle de clarté. Certaines annonces ronflantes
recouvrent souvent une un produit sans réel intérêt mais
astucieusement habillé par le marketing, ou la ressortie d'un vieux produit
abandonné pour son inefficacité mais redécouvert pour appâter
de nouveaux crédules. Les nouveautés sont beaucoup plus rares
que ce que l'on croit, notre électronique de bord évolue très
peu sauf rares exceptions.
Les matériels peuvent être classée en grandes familles :
La métrologie qui permet de mesurer une grandeur physique dans l'environnement
du bateau
Le vent (girouette anémomètre), la vitesse (loch speedomètre),
la profondeur (sondeur), la pression (barographe)…
La communication radio
VHF, blu, récepteurs, fax, Navtex, satellite.
Les aides à la navigation
Pilote, radar, GPS , cartographie, sextant.
Divers matériels electriques
Batterie, charge et énergie en général...
Quand je dis qu'un système n'évolue pas entre
1980 et 2010, il faut bien sûr comprendre par cette affirmation :
Les prix de l'électronique
sont en chute permanente.
Les microcontrôleurs
de plus en plus puissants et de moins en moins chers offrent de plus en plus
de fonctions.
Les affichages évoluent,
autrefois analogiques à aiguilles, puis à leds, à cristaux
liquides, à plasma… Ils deviennent plus lisibles au soleil, avec
de meilleurs contrastes, couleurs, résolution.
Ce ne sont que des évolutions cosmétiques mais pas des changements
majeurs. Quand je parle d'évolution, il s'agit d'une technologie en
progrès évident, comme par exemple le GPS , qui était une application
vraiment nouvelle.
Les chapitres suivants ne sont pas des prédictions,
au sens de Michel De Notre Dame, dit Nostradamus, écrites dans un jargon
ésotérique, mais simplement une projection à court terme
de l'évolution récente, la partie électronique suit la
loi de Moore.
Gordon Moore, un des fondateurs d'Intel, établit une loi qui porte depuis
son nom (la loi de Moore) à partir de l'observation de deux faits simples
:
- chaque nouveau circuit contient deux fois plus de transistors que la version
précédente,
- une nouvelle génération de microprocesseurs est lancée
en moyenne tous les deux ans.
Cette loi énoncée au début de l'industrie de la microélectronique
de façon assez empirique s'est étonnamment vérifiée
depuis la découverte du transistor (1948, en étendant la loi).
Il semble toutefois que cette loi soit remise en cause, les évolutions
accélèrent maintenant plus rapidement. Dans un avenir
proche le silicium disparaîtra des cœurs des grosses machines, remplacé
par de la logique optique. Le gain de vitesse espéré par ce saut
technologique est de un million.
Cela ne se répercutera pas toutefois sur mos petits appareils du bord,
dans dix ans, nous aurons toujours besoin du même anémomètre
donnant la vitesse du vent à 10% près, rien de plus, et les batteries
seront toujours aussi lourdes et au plomb.
Cela ne se répercutera pas toutefois sur mos petits appareils du bord, dans dix ans, nous aurons toujours besoin du même anémomètre donnant la vitesse du vent à 10% près, rien de plus, et les batteries seront toujours aussi lourdes et au plomb. L'évolution ne se fera sentir que du coté pointu de la transmission de données, par exemple les GPS.
Gardons toutefois un esprit critique. J'ai l'occasion de relire la collection de "Science et Vie "depuis ses débuts. Je vous invite à chercher ses bijoux, et relire les prospectives d'il y a trente ans sur ce que sera l'an 2000. C'est hallucinant, tous les articles sont des délires fantaisistes et prévoient un futur surréaliste. Après cela, vous n'aurez plus le courage de prédire le temps qu'il fera demain.
Une véritable révolution arrive. Les progrès sont considérables dans le domaine des afficheurs. Attendez-vous à voir un changement complet. Ces dernières décennies, l'évolution a pourtant été assez lente.
Les analogiques à aiguille.
Au début n'existaient que les galvanomètres à
aiguille, qui étaient très lisibles, et sont les plus agréables
à utiliser, mais ont deux inconvénients :
- Ils coûtent trop cher en production, le galvanomètre est d'une
réalisation délicate, et pour les 360° de girouettes et de
compas, il faut un moteur cher et complexe.
- Une seule aiguille à une distance de plus d'un mètre ne permet
pas une résolution meilleure que 60 graduations (les minutes de la montre),
cela n'a pas grande importance car nos appareils n'offrent guère mieux,
mais le consommateur niais veut lire 99,99 mètres sur son sondeur, alors
que la mesure est entre 95 et 105 mètres en réalité, mais
il faut flatter le chaland. En aéronautique le problème est très
bien maîtrisé, les altimètres ont deux aiguilles et des
chiffres sur tambours permettant de lire sans erreur les dizaines de milliers
de pieds avec une résolution de la dizaine de pieds, mais le plaisancier
de base n'est pas préparé.
Les leds rouges
À la sortie des premiers afficheurs à leds (light emiting diode) rouges, comme sur les montres, une led par segment, une tentative a été faite d'adaptation à la plaisance, sans beaucoup de succès.
Les lcd
Les afficheurs à diodes ont été très vite remplacés par les lcd (liquid cristal display), qui permettaient des affichages de grandes tailles, mais avec un contraste médiocre. Ils ont remplacé très vite les aiguilles. Ces produits sont en amélioration constante. L'évolution très importante à venir est l'apparition d'afficheurs banalisés, avec des afficheurs couleur à fort contraste (il n'est pas nécessaire d'avoir des résolutions très élevées), avec quelques touches de fonctions paramétrables, pouvant émuler tous les instruments sur le bus NMEA. L'utilisateur pourra choisir toutes sortes de présentations d'affichages, classiques modernes ou farfelus, y compris des simulations d'aiguilles. Il n'y a pas de limites à l'imagination. C'est le retour de l'analogique (émulé !), solution parfaite quand elle est doublée d'un affichage numérique, les déplacements d'aiguilles étant bien mieux perceptibles que des défilements de chiffres.
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En parallèle à ces afficheurs polyvalents il subsistera aussi les afficheurs à plaquettes, qui se trouvent déjà chez quelques fabricants. Ils sont presque parfaits, pour des affichages visibles de très loin, avec des 3 digits en pied de mât. Ils sont constitués de plaquettes commandées électromagnétiquement, une face noir mat, l'autre jaune ou orange fluorescent. La visibilité est maximale de jour et de nuit. Ces gros afficheurs sont encore chers mais promis à une diffusion croissante sous forme d'afficheurs multifonctions. |
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Autres systèmes
Il existe des afficheurs à gaz, très bien
visibles, mais assez peu adaptés au milieu marin à cause des hautes
tensions mises en jeu et de la pollution du spectre électromagnétique
peu maîtrisable. Ils ne semblent pas devoir se répandre.
L'automobile va produire des affichages tête haute, déjà
très présents en aviation, mais ils ne sont pas adaptables en
voile. Sur le pare-brise d'un bateau à moteur, cela serait possible,
mais n'a aucun intérêt sur nos mobiles à déplacements
lents (sauf en course offshore).
Les panneaux à matrices de diodes n'offent pas un bon compromis jour/nuit
et ne sont pas visibles en plein soleil.
Situation en 1980 : Afficheurs lcd peu contrastés
et analogiques
Situation en 1990 : Lente évolution, début confidentiel des panneaux basculants
Situation en 2000 : Progrès lents et constants
Prévision pour 2010 : Amélioration très importante de la
visibilité et retour des analogiques mais émulés en lcd
Ce matériel n'a pas évolué et n'évoluera plus significativement. Les capteurs se sont améliorés grâce aux capteurs intégrés à effet hall. Le godet déséquilibré devrait se développer, mais il est protégé par brevet et sa diffusion est encore très limitée.
Situation en 1980 : Stable, potentiomètres et interrupteurs
à lames souples
Situation en 1990 : Stable, avec généralisation des capteurs effet Hall
Situation en 2000 : Stable, début confidentiel du godet déséquilibré
Prévision pour 2010 : Stable, effet Hall.
Ce matériel n'a pas évolué et n'évoluera
plus. La roue à aube domine largement, les systèmes électromagnétiques
et doppler sont totalement abandonnés.
Il est appelé à disparaître bientôt avec l'augmentation
de précision des systèmes de localisation par satellites qui supprimera
les capteurs immergés.
Situation en 1980 : Stable, abandon poisson et compteur loch mécanique
Situation en 1990 : Stable, hélice ou roue à aube, électromagnéique confidentiel
Situation en 2000 : Stable, roue à aube
Prévision pour 2010 : Le capteur disparait, calcul par position GPS , mais perte du déplacement relatif.
Ce matériel n'a pas beaucoup évolué, la sonde à ultrasons est indétrônable. Il reste l'espoir de voir se généraliser les systèmes à vision vers l'avant, mais la complexité et la taille de la sonde limite les évolutions. Autre amélioration, l'adjonction d'un mode enregistreur graphique aux instruments classiques de tableau, en plus des seuls gros digits. Aucun gain n'est possible sur la précision, liée à la célérité variable du son, nais ce n'est pas important.
Situation en 1980 : Néon tournant, suprématie du
bon gros "Seafarer " (antique mais très précis)
Situation en 1990 : Afficheur à aiguille, aux indications parfois ératiques
Situation en 2000 : Afficheur numérique, idem
Prévision pour 2010 : Développement de la vision vers l'avant
en haut de gamme et intégration de l'enregistreur.
La VHF est le moyen de communiquer à courte distance entre bateaux,
avec les capitaineries. La VHF a été longtemps utilisée
pour des liaisons téléphoniques en côtière, mais
cette fonction a disparu en quelques saisons à cause de l'explosion des
GSM , beaucoup moins chers. La diffusion météo et la veille disparaissent
aussi en passant au tout numérique. Ce matériel évolue
totalement, voir la page VHF et DSC
La phonie entre bateaux proches (moins de 10 milles) restera une constante.
Situation en 1980 : Peu de canaux au pas de 50 kHz, matériel
cher et rare
Situation en 1990 : Canaux pas de 25 kHz, répandu, téléphonie
et météo
Situation en 2000 : Abandon de la téléphonie analogique, de la
météo, de la veille 16. Evolution vers le DSC
Prévision pour 2010 : Téléphonie et services numériques
intégrés (météo, détresse, relayage...).
La blu était le seul moyen de communiquer à longue distance, après la disparition de la télégraphie, mais réservé aux gros bateaux. Les stations mondiales, comme la regrettée Saint Lys Radio, fermeront les unes après les autres. Ce moyen est en phase de disparition rapide, balayé par le satellite, efficace mais déshumanisé. Il est très frustrant et surréaliste, quand la situation est critique, dans une mer hostile, de composer un numéro de téléphone et de tomber sur un répondeur…
Situation en 1980 : Suprématie après l'abandon
de la télégraphie, surtout sur les gros bateaux
Situation en 1990 : Stable, évolution des lampes vers les transistors
Situation en 2000 : En déclin rapide, remplacé par le satellite
Prévision pour 2010 : Disparu, ne resteront que les
liaisons pour les radioamateurs autorisés.
Ce matériel s'est miniaturisé mais ne sert plus qu'à écouter la musique, la radiolocalisation n'existe plus (sauf en VHF pour la détresse). La BLU est morte, tuée par le satellite.
Situation en 1980 : La goniométrie est bien au point et très utilisée
Situation en 1990 : La puissance des radiophares diminue, la gonio disparaît
Situation en 2000 : Plus de gonio, plus de blu, juste la météo
en local
Prévision pour 2010 : Le poste sert à écouter de la bonne
musique en numérique.
La communication satellite, au début Telex, puis fax, puis phonie, bientôt vidéophonie et Internet va envahir nos petits bateaux, grâce à la baisse permanente (taille et prix) des antennes à poursuite automatique et des matériels.
Situation en 1980 : Rien à bord
Situation en 1990 : En progression sur les gros navires
Situation en 2000 : Se répand doucement en plaisance
Prévision pour 2010 : Très bien implanté, Internet à
gros débit, fax, phonie, météo à bord, mais reste cher.
Evolutions très lente, diffusion lente malgré l'intégration à un système mondial généralisé, mais le contenu reste très pauvre.
Situation en 1980 : Stable, peu diffusé, contenu médiocre
Situation en 1990 : Stable
Situation en 2000 : Commence à se répandre. En 2001, adjonction
du bi-fréquence, ajoutant la langue locale..
Prévision pour 2010 : En progression suite à la disparition des
diffusions en VHF , concurrencé par le satellite, incorporé
dans le GMDSS.
Ce matériel évolue très doucement mais régulièrement, il est déjà très bon, il va devenir parfait avec les systèmes experts.
Situation en 1980 : Stable, capteur optique polaroïd, rustique à performances limitées
Situation en 1990 : Stable, capteur fluxgate, en progrés grâce à l'électronique
Situation en 2000 : Stable, ajout de l'accéléromètre, encore
meilleur
Prévision pour 2010 : Stable, système expert, très performant.
Ce matériel est en évolution douce et se démocratise, il envahira tous les bateaux. La veille automatique est un progrès certain mais elle ne doit pas faire oublier la prudence du marin. La diminution des coûts de production de l'antenne amènera une dégradation des performances, mais le traitement numérique rattrapera ces pertes, le but étant surtout de sortir les objets proches, à quelques milles.
Situation en 1980 : Cher, rare sur les petits bateaux
Situation en 1990 : Apparition timide avec des écrans lcd monochromes
Situation en 2000 : La veille automatique séduit le solitaire, progrès
lents mais constants, couleur
Prévision pour 2010 : Couplé à la cartographie, une merveille...
Ce matériel a explosé, il a balayé les sextants, Loran (maintenant abandonné en Méditerranée), Decca, Satnav, c'est une vrai révolution, toujours en croissance. La précision est maintenant excellente.
Situation en 1980 : Inexistant
Situation en 1990 : Cher mais révolutionnaire
Situation en 2000 : Domination absolue, prix dérisoires, position GPS
à 100 mètres près
Prévision pour 2010 : Systèmes beaucoup plus précis, localisation
au mètre près, merveille en évolution.
Ce matériel est en progression contante comme le GPS , les deux sont liés. La cartographie s'affine, mais elle n'a pas la fiabilité des cartes papier. Elle s'impose car une énorme masse de données est archivée dans des supports minuscules. Le vectoriel donne de posibilités considérables.
Situation en 1980 : Inexistante
Situation en 1990 : Cartes bit map sur cd roms, très chères, sur
ordinateurs portables
Situation en 2000 : Cartouches dans les lecteurs de cartes abordables en affichage
cga, position GPS à 100 mètres près. Début de la
cartographie téléchargeable depuis un CDRom
Prévision pour 2010 : Cartographie et affichage haute résolution,
en évolution constante, mises à jour de grande précision
et intégration des avurnavs en temps réels pour la zone grâce
à la liaison radio internet.
Il n'a rien d'électronique mais son importance est vitale. Ce matériel superbe disparait, c'est très dommage, il donnait au navigateur une très grande satisfaction, quand après des visées délicates et des calculs subtils, un triangle de position à un mille près était obtenu au croisement de trois droites. La navigation astronomique était un régal intellectuel. Le GPS a tué ce moment de bonheur. les ersatzs plastiques ne donnaient pas grand chose de bon.
Situation en 1980 : La perfection mécanique et optique
est atteinte, l'objet est parfait, l'exploitation reste élitiste et complexe
Situation en 1990 : C'est la fin, serais-je le dernier à viser ?
Situation en 2000 : Plus personne ne sait faire une droite de hauteur, c'est
quoi les HO249 ?
Prévision pour 2010 : Ah oui, j'en ai vu dans un musée, Christophe
Colomb en avait un pour faire sa première Transat !
Rien mais vraiment rien de neuf. Les batteries ne sont pas très différentes
des modèles qui existaient lors de la première guerre mondiale,
elles sont toutefois un peu meilleures et plus légères. Les chargeurs
ont maigri grâce aux techniques de découpage. Les alternateurs
ne bougent plus. L'abandon du 12 V n'interviendra pas avant longtemps, voir
évolution de la tension de bord en page énergie
.
Les aérogénérateurs s'améliorent très doucement, le solaire évolue peu. Rien en vue, sauf les piles à combustibles qui devraient se répandre si le prix baisse considérablement et le nucléaire (mais non, je plaisantais !). Le chapitre suivant va dire exactement le contraire...
Situation en 1980 : Stable depuis un siècle, le plomb est vraiment
désespérant, très faible énergie massique...
Situation en 1990 : Stable
Situation en 2000 : Très lents progrès, rien d'autre que le plomb, batteries en spirale, le reste est trop cher
Prévision pour 2010 : Rien de neuf, la bi-énergie, les piles à combustible,
on en parle c'est l'incertitude totale pour les années à venir...
Je ne parle ici que de l'énergie principale, le moteur
est le dispositif de charge. Cela a très peu changé ces trente
dernières années. Les moteurs actuels sont simplement un peu plus
légers mais plus fragiles et sensibles aux mauvais carburants. Ce qui a changé est que les fabricants de moteurs
marins (sauf Yamnar) ne fabriquent plus rien mais se contentent de mariniser
sommairement des moteurs automobiles, en rajoutant simplement un échangeur
et une pompe à eau de mer puis surtout une couche de peinture pour justifier
le surcoût énorme. Cela revient moins cher en production d'acheter
une base déjà sortie à des centaines de milliers d'exemplaires
et étudiée par d'autres. Le réducteur est la seule pièce
spécifiquement marine, mais c'est le même qui est utilisé
depuis quelques dizaines d'années, les frais de recherche sont bien amortis.
Ils sont toujours aussi mal conçus, bruyants et mal lubrifiés
sous voile si l'arbre n'est pas bloqué, sans silentbloc efficace ni roulement
d'absorption de poussée. Il faut accepter de perdre parfois en vitesse en bloquant l'arbre ce qui perturbe les écoulements, l'hélice
bloquée agit comme un frein puissant…
Cette invasion des moteurs d'automobiles a toutefois un avantage, à moyen
terme les progrès certains dus à l'énorme recherche et la poussée de l'écologie auront
des retombées positives pour nous, mais avec le retard habituel de dix ans toutefois.
Le "common rail ", distribution du gazole à très haute pression avec injecteurs pompes, est un énorme progrès en terme de performances, poids, consommation et pollution. Il est sur les nouveaux moteurs, économes et fragiles.
La tension du bord va changer,
cela est évoqué en page : énergie du bord
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d’avoir au moins la courtoisie de citer leurs sources…
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Résumé :