Voilelec     Retour page précédente
//
 

Centrale météorologique multi-paramètres

 

Etat du projet
Principe
Complexité
Les capteurs non retenus
Conclusion
Liens

Maj : 19/09/03

Abstract :
This page is the first draw of a big project: Design of an acquisition unit for meteorological data and other parameters ac light and radiations. Recording saved on long duration. Access by Ethernet, Internet and local video.

Résumé :
Cette page est un tout premier brouillon d'introduction à un vaste projet : Réalisation d'une centrale d'acquisition météo et autres paramètres comme la lumière et les radiations. Enregistrement sauvegardé sur de longues durées. Accès par Ethernet, Internet et vidéo locale.

 

 

Etat actuel du projet

Ceci n'est qu'un pré-brouillon d'un vaste projet à son tout début !

Les contacts sont les bienvenus avec ceux qui ont travaillé sur ces sujets et en particulier sur la fiabilisation des capteurs.
A ce jour seulement deux capteurs sont traités partiellement.

 

 

Principe

Résumé du cahier des charges.

Fonctions de la centrale
La centrale enregistrera sur des années un relevé toutes les dix minutes des paramètres météo classiques, vecteur vent, pression, température, pluviométrie…
D'autres capteurs optionnels sont cités dans un chapitre suivant.
Le système sera conçu pour ne présenter aucun trou dans les données. En cas de maintenance, un algorithme de secours lissera les points manquants.

 

Organisation

Une carte microcontrôleur à alimentation secourue assure les mesures et archive dans un disque statique.
Les données sont brutes pour les valeurs récentes et plus ou moins comprimées ensuite suivant leur ancienneté.
Il est facile et économique maintenant d’enregistrer d'énormes masses de données avec une  Compact Flash ou une SD.

 

Sortie et exploitation des données

Deux modes d'exploitations sont étudiés.

En réseau
Une mise en réseau via une interface Ethernet, qui permet de voir l'ensemble des données sur le réseau local, au travers d'une interface HTML (PHP et SQL). Les fichiers seront mis à jour fréquemment pour être disponibles via Internet, une fois que le système sera opérationnel. Cela permettra de suivre tous les paramètres d'une station météorologique.

Sur téléviseur
Un autre contrôleur fabriquera des pages vidéo montrant une page différente toutes les quelques secondes. La vidéo est injectée par un petit modulateur sur le circuit interne de la maison, sur un canal libre pour être consultable sur chaque téléviseur, avec un circuit incrustateur simple comme le STV 5730, malheureusement en fin de vie (pas d'équivalent connu !).
Un écran lcd local permet de suivre le fonctionnement sans se connecter.

 

Capteurs sans fils ou câble ?

Les stations météorologiques commerciales, ainsi que les alarmes, sont de plus en plus souvent alimentées par piles ou (et) cellules solaires, avec une liaison radio. Cela évite de tirer des fils mais n'est pas sans inconvénients. Le changement des piles annuel intervient après une panne (peu de gens y penseront avant !) et entraîne une perte de données. Avec cellule, en hiver, les jours sombres, il n'est pas certain que l'énergie sera suffisante pour envoyer de temps en temps une trame, à cause de l'économie réalisée sur le stockage d'énergie. Un autre problème plus grave est lié aux perturbations radio. Un radioamateur évitera ces dispositifs qui sont parasités par les émissions proches en UHF . Les trames écrasées provoqueront des trous dans les données, très gênants pour l'interprétation des relevés. Une paire téléphonique évitera tous ces inconvénients.

 Haut de page

 

Complexité du projet

Je compte détailler précisément tous les points de ce très gros projet pour le rendre reproductible.
La partie électronique est assez classique et ne pose aucun problème majeur.
La grande difficulté vient des capteurs. Il est souvent très simple de réaliser un capteur prototype approximatif, mais c'est un tout autre problème de réaliser un capteur de référence, étalonné précisément, qui fonctionnera en extérieur 10 ans sans panne ni dérive. Ce qui ont construit des girouettes anémomètres et qui les ont retrouvées décapitées un jour de tempête comprendront. J'insisterai lourdement sur la fiabilisation qui sera toujours délicate.
Chaque capteur sera présenté avec tous les choix technologiques possibles, l'étude théorique et les interfaces appropriées.

Le reste de ce projet sera éclaté en une multitude de pages annexes, cette page restant le noyau fédérateur.
Voici quelques-unes une des pages annexes prévues.

Diverses pages sur les capteurs et leur interface :

Thermomètre
Méthodes de mesures de température, silicium et PT100. Mesure très facile.

Capteur de pression baromètrique.
Pour le barographe, on ne travaille pas à intervalle de temps constant, en anticyclone, rien ne bouge, mais au passage d’un front, les pentes sont raides.
On stocke des doublets de 8 bits, la nouvelle pression et l’heure de changement, en intercalant les changements de jour.
La mesure est compensée en température. Ce capteur est assez délicat en travaillant à consommation minimale.

Girouette . . . . . . . . . . Seules pages pour le moment !

Anémomètre . . . . . . . . . . Seules pages pour le moment !

Pluviomètre
C’est un capteur mécaniquement assez délicat pour assurer une bonne fiabilité. Il utilise un double godet (auget) qui envoie une impulsion à chaque basculement. Il faut une bonne conception pour ne pas avoir à le nettoyer.

Luxmètre (visible, UV, IR)
Mesure les alternances jour/nuit et l'éclairement en fonction des saisons et de la météo.

Compteur Geiger-Müller . . . . . . . . . . Seules pages pour le moment !

Il sera prèt pour l'inévitable prochain Tchernoby l

Détecteurs d'ionisation
Ce capteur est un indicateur d'activité orageuse. Il est assez délicat car fait il appel à des électrodes nues sous haute tension, ce qui génère des parasites radioélectriques génants pour le trafic radio.

 

Microinformatique et Informatique

La carte d'acquisition et son alimentation sauvegardée
La liaison Ethernet et Internet
La sortie des pages vidéo locales…

 Haut de page

 

Les capteurs non retenus

Détecteur de champs électromagnétiques

Nous sommes entourés de multiples rayonnements dont certains sont énormes et dont les effets sont incompris. La mesure avec des sondes statiques a peu d'intérêt, en un point fixe cela changera très peu. Nous réserverons ces mesures à des instruments portables adaptés au terrain.

Gaussmètre

Même remarque, aucun intérêt en fixe, le champ magnétique bouge très peu entre les passages d'Ovnis en rase motte...

Sonomètre

Même remarque, peu d'intérêt en fixe dans les fréquences audibles.
Il peut toutefois être pertinent d'enregistrer les infrasons. Elektor a évoqué (09/2003) la construction d'un microphone à pression qui permet d'explorer les très basses fréquences et d'étudier les bourdonnements, sources de parasites délicats à caractériser.

Sismographe

L'enregistrement des mouvements du sol est très intéressant, surtout quand on habite comme moi sur des zones connues pour leur instabilité sismique. La sonde est vraiment simple, mais je n'en parlerai pas pour la seule raison qu'elle est inexploitable en milieu urbain. Les passages de camions ou de trains à quelques kilomètres parasitent totalement la mesure.
Il faut implanter les sondes dans des lieux très isolés avec un link radio pour espérer en tirer des informations, mais cela complique beaucoup. Le vandalisme et le vol empêche de déposer un caisson avec panneau solaire et antenne dans la nature, c'est la seule raison qui nous fera l'oublier. Seuls ceux qui ont accès à un local isolé et sécurisé peuvent s'y intéresser.

Les gaz polluants

La mesure du SO2, de l'03 , des NOx, HCl, poussières et autres, est à envisager éventuellement ultérieurement, en fin de projet, mais certains capteurs sont trop onéreux pour le bricoleur.

Hygromètre

Les capteurs d’humidité sont simples et courants, mais cette mesure a assez peu d’intérêt, sinon pour piloter l’arrosage automatique en combinaison avec le pluviomètre.

 Haut de page

 

Conclusion

Quand cela sera t'il en ligne et terminé ?
C'est la question sans réponse, en fonction du temps disponible, je saupoudrerai peu à peu en traitant détail par détail, mais le projet ne sera complet et reproductible que dans quelques années. Patience...

 

 

Liens

En vrac en attendant les pages dédiées aux capteurs. Chaque capteur a ses liens.

Mesures de lumière

Capteur pro : alliance-technologies.net...capteurslumieres
Photodiodes and Solar Cells (Théory) : colorado.edu/~bart/book/solar
Variations saisonnières : http://www.sodis.ch/files/note6.pdf

Mesures du champ électromagnétique ambiant

mitedu.freeserve.co.uk/Circuits/Testgear/mgausmeter
mitedu.freeserve.co.uk/Circuits/Testgear/emmeter

Température

PT 100 : ac-nantes.fr/.../pt100
Interface simple PT 100 : e-insite.net/..90168f1.pdf
Interface BB : s.ti.com/...sboa017.pdf
LM 35 National : national.com/pf/LM/LM35

Boucle 20 mA

Maxim : maxim-ic.com...appnote_number=270

Capteurs divers

Collection de liens sur les capteurs de tous types : pacific.net/~brooke/Sensors


Intéressant conditionneur de capteurs : MLX 90308

Gros catalogues : geneq.com

Divers : campbellsci.co.uk/fr/brochures

Images SI Inc : imagesco.com/catalog/sensors

Détecteurs : gotronic.fr/catalog/mesure/detecteur

Geiger Muller : imagesco.com/catalog/geiger
Capteurs et kits : velleman.be

Anémomètre, projet pédagogique : anemotech.com

 

Les stations de mesures météorologiques

Station Linux : f5exo.free.fr/meteo
Matériels divers : littoclime.com
Fouiller sur : natureetdecouvertes.com

* Liens vérifiés le 05/10/07

© Christian Couderc 1999-2014     Toute reproduction interdite sans mon autorisation