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Christian Couderc

Christian Couderc

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Projet Navtex

Publié dans Electronique lundi, 17 novembre 2014 00:00 0

Document original publié par C. Couderc sur www.voilelec.com

Introduction

Définition extraite du serveur de Météo France :
/* Navtex est un service international de diffusion d'informations concernant la sécurité maritime relevant du SMDSM. Les récepteurs Navtex restent toujours en veille et impriment les messages dès leur réception. Il est possible de choisir les messages à imprimer selon la zone de navigation et selon le type de message.
Fréquence : les émetteurs Navtex utilisent tous la même fréquence (518 kHz). Leur portée est au maximum de 400 milles nautiques. Ils émettent à tour de rôle, à heure fixe, pendant 10 minutes toutes les 4 heures. */

Avant d'aller plus loin dans la description du Navtex, il faut évoquer deux points très importants.

En France, la réception Navtex est globalement bonne sur les côtes Manche et Atlantique, mais médiocre en Méditerranée. Dans le meilleur des cas, l'émetteur unique de Toulon n'est plus reçu à 100 milles avec les meilleurs équipements, il n'y a aucune solution pour améliorer cette situation. Ce point doit être sérieusement considéré.

Deuxième problème grave du Navtex! Les bulletins Navtex sont , confus et imprécis et ne donnent aucune tendance à court et moyen terme. Cela les rend d'un intérêt réduit, beaucoup moins informatifs que ceux diffusés par radio. Aucune amélioration n'est à espérer.

Le Navtex est maintenant en bi fréquence, une étant réservée à la langue locale, pour nous le français, mais même dans notre langue, le contenu est toujours aussi indigent.

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 Problématique

Je réponds d'abord à la première question que tout le monde ayant un intérêt pour ce projet me pose, ce n'est donc pas la peine de la mettre dans les FAQ :
Pourquoi vouloir construire un Navtex alors qu'il existe de nombreux modèles tout faits pour quelques centaines d'Euros dans tous les catalogues d'accastillage ? 
C'est pour le plaisir de réaliser un projet complet mais d'une taille restant assez limitée pour être certain d'arriver au bout quand on possède de bonnes bases d'électronique. Si vous n'avez pas l'habitude de ce genre de réalisations, abandonnez ce projet. 
Le projet est ambitieux car il combine l'électronique pour la réception et la microinformatique pour décoder, traiter et afficher le signal.

La réception des modèles commerciaux est souvent acceptable, mais la sortie de l'information n'est jamais parfaite. Il faut distinguer les variantes commerciales :

° Sortie papier seulement. C'est onéreux, la consommation de papier est très grande, et la part qui vous intéresse (les bulletins météos) est noyée dans des masses d'avurnavs répétés souvent, qui ne vous concernent pas. Les filtres sont peu efficaces. Vous n'allez pas partir faire une grande croisière avec des caisses de rouleaux papier de rechange. L'imprimante à rouleaux est une très mauvaise solution, le Navtex gaspille beaucoup.

° Afficheur. Il est parfois trop petit, retrouver un bulletin et le lire est une opération pénible par mauvais temps. La taille du buffer est souvent limitée, cela ne permet pas de remonter très loin.

° Navtex sur PC. Toute la réception et est dans le corps de l'antenne. Ce système est très astucieux et compact, pour un prix compétitif. La sortie se fait directement sur une DB9 série, maintenant une USB. L'exploitation au travers d'un PC est très souple, le seul défaut du système est la trop petite taille de son buffer.

Le projet dont il sera question n'a rien d'original dans sa partie réception, et la carte microcontrôleur est très classique. Le logiciel ne pose pas de difficulté particulière car les événements à traiter sont très lents. L'originalité réside en la recherche de solutions astucieuses pour un grand affichage.

Voir les liens, il existe aussi de très bons matériels commerciaux…

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 Synoptique du Navtex

Tout d'abord pour fixer les idées, voyons le synoptique simplifié, limité seulement à la partie Navtex :
A la base de la petite antenne fouet faite d'un brin inox de 1 mètre, ou dans le coffre arrière, à l'abri, l'amplificateur d'antenne accordé sur 518 kHz. A la suite de l'amplificateur à bande très étroite, se trouve le récepteur blindé à fréquence fixe.
Le signal bf (basse fréquence) est traité par un filtre, passe par un démodulateur qui sort en TTL (Transistor True Logic, 0 et 5 volts), puis attaque l'interface bus vers le calculateur, en CAN et non pas en I2C pour bénéficier de l'immunité au bruit de la paire différentielle.
Le calculateur traite ce signal, stocke dans sa mémoire plusieurs jours de trafic complet. Par défaut il affiche en plein écran le dernier bulletin.

   Synoptique

La liaison clavier afficheur était au début en I2C, ensuite en CAN pour diminuer le bruit. Le clavier permet de faire toutes les opérations, comme consulter l'historique des bulletins et des avurnavs avec divers critères de sélection par zone. Il n'y a pas d'imprimante incorporée pour les raisons invoquées, mais une communication USB vers les PC du bord pour pouvoir facilement imprimer.
Sous l'afficheur, 8 touches permettant les déplacements XY , touche entrée, touche échappement, page monte et page descend permettent de tout faire. Les fonctions spéciales utilisent des combinaisons de touches. Le bus accepte aussi un petit trackball. J'ai abandonné l'écran tactile, ce n'est pas fiable avec les doigts mouillés.
Ayant un bel afficheur texte et graphique, monté dans un boiter étanche à la table à cartes, il serait stupide de le limiter à afficher des bulletins météo. Le calculateur existe dans le Navtex, nous allons amortir le matériel et l'utiliser à d'autres fonctions annexes en faisant fonctionner le calculateur en temps partagé.

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 Extension vent réel

Ce descriptif sommaire étant compris, nous allons maintenant exploiter le calculateur qui passe son temps à dormir, les bulletins Navtex sont rares et très lents, ils occupent un pourcentage quasi nul du temps machine disponible. Les autres applications sont aussi peu gourmandes en ressources, et dans le système complet, seule une infime partie du temps machine sera utilisé.
Extension pour l'affichage du vent réel vent réel
Le bus NMEA183 et le futur NMEA 2000 (j'en parlerai dans une page spéciale) sont en entrées du calculateur qui sert aussi de pont entre les deux formats. Le système analyse les données de la girouette, du speedomètre, du fluxgate du pilote (le cap GPS n'est pas fiable) et donne en temps réel le vecteur vent réel, visualisé sur l'afficheur en temps réel et en mode historique (les 48 dernières heures). Évidement, ces données peuvent être remises en forme et renvoyées sur les deux bus NMEA vers des afficheurs sur la console externe.

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 Extension pression, le barographe

Un module capteur de pression est intégré dans la boite. Comme précédemment, il donne la pression instantanée et l'historique. Ces matériels existent dans le commerce. Vetus en propose un modèle intéressant, mais fait une faute de français en l'appelant baroscope, alors qu'il s'agit d'un barographe, puis qu'il est enregistreur (il y en a même qui écrivent inclinomètre à la place du terme correct de clinomètre). Il a le défaut de n'être qu'en affichage linéaire. Vous voyez que la présentation du mode historique est différente. Sur le module vent j'ai choisi de présenter un historique linéaire.
Sur le barographe, l'axe horaire est logarithmique pour des problèmes d'ergonomie, il est très important d'analyser les fronts de pressions rapides et récents qui ont des répercussions immédiates sur la météo locale.
Approximativement, une moitié droite de l'écran affiche les variations dans la dernière heure, la moitié de la moitié restante, l'heure précédente, etc. A gauche en mode très comprimé est affichée la pression à 48 heures. Le système enregistre les pressions sur les six derniers mois (même éteint, il a un mode réveil automatique toutes les minutes, à consommation quasi nulle, sur sa batterie interne). Un mode linéaire est aussi prévu (affichage comme sur le Vetus) plus un déplacement dans les 6 derniers mois passés avec des modes zoom. Je ferai une page spéciale sur le barographe.

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 Les entrées-sorties

Vous comprenez bien que je n'allais pas en rester là ! Une boite qui possède les gestions NMEA, un bel afficheur, un clavier et qui passe son temps à ne rien faire, n'est pas acceptable. Lisez la page sécurité homme à la mer  , et vous comprendrez pourquoi il existe une entrée "alarme déclenchée " et une commande directe au moteur du pilote. Le système expert évoqué est dans la même boite.

L'entrée BF est reliée au récepteur de trafic, le système peut aussi recevoir les fax météos entre autres, mais cela fera l'objet d'une page à part. J'en ai d'autres en réserve mais je vous en parlerai plus tard, sinon vous allez dire que je suis un malade dangereux.

Attention : La partie suivante est plus spécialisée et n'intéresse que les experts, si vous n'aimez pas la microinformatique, fuyez, sautez ces chapitres très techniques et passez aux chapitres généraux.

Je saute les détails pénibles d'électronique, je vais sur les généralités : Le système Navtex 

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 L'organisation logicielle

Ce chapitre passera ultérieurement dans les pages séparées <Noyau temps réel> et autres. Comme tous mes logiciels, ce système tourne sur un noyau en temps réel écrit en assembleur. Il gère de multiples actions en temps partagé, avec divers niveaux de priorité et se met en sommeil dès que possible pour économiser l'énergie. Quand la batterie du bord est coupée, un petit accumulateur interne permet de continuer à enregistrer uniquement la pression toutes les minutes pour assurer la fonction de barographe sur six mois. La structure de gestion des actions est en Forth, poussant dans une pile les actions à exécuter, dépilant celles terminées. Une action non terminée au-delà de sa tranche de temps se met en stand by et passe la main en attendant son tour ou un moment libre. Les actions sont écrites dans divers langages, en assembleur pour l'interfaçage bas niveau, en C ou C++ pour manipuler les données. Le Java n'est pas utilisé pour les opérations d'affichage, il est trop lourd à implanter.
Je ferai une page à part, en section électronique, sur le noyau temps réel.

Le décodage logiciel est simple et n'utilise que très peu de ressources, n'oubliez pas que le signal est à 50 bauds seulement, c'est extrêmement lent !

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 L'affichage quart de VGA des années 90

Ce chapitre passera ultérieurement dans la page séparée <Affichage / clavier>
C'était le problème bloquant, au début du projet, dans les années 90, il n'existait pas de PC portable et l'affichage quart de VGA 320*240 pixels (qui se souvient du CGA ?), monochrome bien contrasté était la seule solution.
Le projet avait commencé avec Densitron 64*240 , LM3267, en attendant de meilleurs afficheurs, mais cela ne change en rien le principe, même si la résolution est le cinquième de celle prévue.

Enfin une bonne solution !

J'ai fini par trouver du nouveau pour l'affichage en 1999. Il semble vraiment définitivement impossible de trouver un afficheur LCD reproductible répondant aux bons critères. 
Il se trouve en supermarché de superbes petits téléviseurs et moniteurs LCD.
Ils ont beaucoup de qualités : Fonctionnent sur piles et bloc basse tension. Tuner très sensible qui permet de recevoir les stations au port avec la petite antenne incorporée. Prise entrée vidéo. Affichage parfait sur un écran de 8 cm de diagonale permettant de regarder (mais seul) l'image à 30 cm de distance. L'épaisseur totale du téléviseur est de l'ordre de 2 cm. Le prix de ces petits bijoux est de l'ordre de 150 euros, ce qui est très raisonnable au vu de la qualité du produit. Quand les membres de la famille ne l'auront pas monopolisé pour regarder un petit Mickey, il pourra servir d'afficheur universel.
En attaquant l'entrée DIN vidéo avec un incrustateur, cela permet de commencer avec une résolution limitée mais souvent suffisante.

La situation actuelle

Maintenant, il n'y a plus aucun problème d'approvisionnement, des afficheurs LCD à grande résolution et image superbe sont disponibles à prix dérisoires. Des lecteurs de DVD pour places arrières de voiture se récupèrent pour rien et leur entrée vidéo est directement exploitable. Il est aussi possible d'interfacer une tablette Androïd pour la spécialiser dans l'affichage, ou même de faire tourner tout le programme sous Androïd en utilisant l'entrée USB pour relier le petit microcontrôleur qui met en forme le signal.

Petit incrustateur universe

Mise à jour

Cet affichage était parfait au siècle dernier, quand j'ai développé ce projet, mais depuis l'électronique grand public a fait des progrès énormes ! 
Nous trouvons maintenant des mini PC sous Linux, à prix dérisoires et faible consommation (pas de disque dur, OS Linux très performant…).
Un tel projet doit être maintenant totalement repensé sur la base d'un mini PC pour l'affichage, ou si l'on accepte de perde l'indépendance du système, via une liaison USB sur le PC du bord.
L'affichage rustique évoqué doit être abandonné.

Ce projet est aussi une excellente application pour un non électronicien qui veut découvrir le passionnant Arduino arduino

La superbe carte raspberry pi est aussi une excellente solution à prix dérisoire !

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 Le récepteur du projet

Ce chapitre doit passer dans la page séparée <Récepteur 518 kHz>
Il est préférable de ne pas utiliser le récepteur de trafic du bord, les deux systèmes sont indépendants et les exigences sont importantes sur ce module. L'idée est d'utiliser un récepteur Loran, maintenant abandonné en Méditerranée, qui se trouve facilement dans les poubelles, beaucoup de nostalgiques ne l'ont pas jeté en souvenir du prix payé, et il dort au fond de leur cave. En discutant avec les copains de la panne qui n'ont pas lu cette page, vous en récupèrerez facilement. Le module récepteur à quartz est superbe, et la transformation de la tête 100 en 500 kHz est à la portée du bon électronicien radioamateur qui lit mes pages. Pour un prix de revient nul, vous avez un module blindé d'une excellente qualité. C'est la seule partout que vous récupérerez sur le Loran à part le TCXO et l'enceinte thermostatée.

Le principe est d'utiliser ce très bon récepteur blindé comme moyenne fréquence 100 kHz, en lui adjoignant une tête avec un changement de fréquence à oscillateur supradyne pour rejeter l'image supérieure par un passe-bas (mélange 600 kHz avec porteuse 100 kHz, donne le 600-500=500 kHz et l'image indésirable à 600+500=1100 kHz). Ce changement de fréquence est dans le même blindage que l'amplificateur d'antenne.

Le changement de fréquence peut être réalisé facilement avec un mélangeur commercial

C'est la première étape à réaliser, commencez par optimiser le récepteur, vous devez sortir une bf très pure à l'oreille. Je n'ai pas joint un bulletin complet, car au format wav, l'encombrement est énorme, une minute de signal représente des centaines de kilooctets. Comme j'ai décidé qu'aucune photo ou document sur ce site ne dépasserait 50 ko, c'est délicat, je joins un échantillon de 6 secondes chapitre réception. Vérifiez au spectroscope que les raies sont propres. Qui a dit "je n'en ai pas ! " ? Menteur ! Je vous rappelle que les raies sont dans la gamme du kilohertz, et que vous pouvez utiliser pour tous les signaux jusqu'à 10 kHz le splendide oscilloscope numérique et analyseur de spectre à transformée de Fourier que vous possédez. Vous avez une carte Sound Blaster sur votre PC, utilisez le bon soft et tous ces outils sont disponibles en envoyant tout simplement le signal sur l'entrée ligne ou micro ! Nous en aurons besoin par la suite. Je ne vais quand même pas faire une page sur les oscilloscopes et spectroscopes sur PC, les références sont abondantes sur le Net.

Elektor a décrit un récepteur à super réaction dans un ancien numéro de juin 1985, ilfonctionnait très bien. 
En résumé, en Méditerranée occidentale, il n'est pas assez bon pour séparer le signal des sous-marins…

   Click !   Le récepteur  Elektor

En Atlantique, il est facile de récupérer d'anciens récepteurs Decca. Je n'ai pas d'expérience sur ces récepteurs mais la modification devrait être du même type que pour le Loran, à confirmer. 
Ceci termine la partie spécialisée en électronique, le reste se lit facilement sans connaître la technique.

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 Le découpage du projet

Le découpage du projet du système Navtex en quelques pages indépendantes. Vous avez compris que ce projet est lourd. Pour le rendre accessible je le décomposerai en diverses pages qui se dédoubleront quand elles deviendront trop grosses. Voici l'organisation prévue pour le moment, montrant les futures pages principales, d'autres seront rajoutées par la suite.

 Le récepteur 518 kHz, amplificateur et interface

Le démodulateur et les filtres actifs, en sortie du récepteur

L'interface et bus Can, entre boîtier et récepteur (traité en page <bus>)

Le module affichage clavier et son interface

Les diverses autres entrées sorties

Les bus NMEA 183 et NMEA 2000 (traité en page <bus>)

Le module barographe

Le module vent réel

Le module logiciel noyau temps réel (time slicing kernel)

Le module logiciel de décodage Navtex

L'unité centrale à microcontrôleur, le cœur matériel du projet, système général utilisable pour toute autre application, gérant clavier, afficheur, souris imprimante, bus CAN, Bus I2C, bus NMEA 183, NMEA 2000, entrée fluxgate, sortie pilote…

C'est un très gros travail de rédiger toutes ces pages, aussi soyez patients et si votre médecin ne vous a pas décelé une maladie incurable, vous en verrez peut être la fin un jour !

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 Autres affichages

Il existe de nouvelles pistes pour résoudre le problème de l'afficheur. Le problème du bel afficheur à faible coût est très bloquant. Il faut penser à d'autres solutions.

 Pocket PC et mini PC Linux

Le prix des petits organiseurs de poche PC baisse pendant que les ressources augmentent. Ces petites machines ont maintenant un très bon afficheur graphique, surabondant pour nos applications, beaucoup de mémoire, un système compatible Windows CE et une interface USB.
La possession d'un tel matériel change complètement le cahier des charges de toute la conception des interfaces du bord.
Il est alors beaucoup plus facile de développer le soft en C++ pour ceux qui ne maîtrisent pas bien l'assembleur. Il faut simplement aménager un bon emplacement protégé à la table à carte pour le Pocket et son support permettant alimentation et interfaçage. Une carte extrêmement simple ne comprenant qu'un microcontrôleur réalise l'interface vers les divers capteurs.
Le seul Pocket est alors capable d'assurer toutes les fonctions du bord, décoder le Navtex, gérer les extensions NMEA, le système expert du pilote automatique, le barographe…
Attention à la fiabilité, rien ne remplacera un automate dédié en boîtier tropicalisé increvable et ne plantant jamais. J’ai testé pour vous, un tel matériel ne supporte pas les embruns en encore moins l’eau dans le fond de la poche du ciré. Il est inutilisable dans le cockpit. Il n’y a malheureusement pas d’équivalent raisonnable étanche.
Les mini PC sous Linux, à prix dérisoires et faible consommation (pas de disque dur, OS Linux très performant…) offrent la meilleure solution du moment.

 PC Portable

Un PC portable classique remplit évidemment largement toutes ces fonctions, mais pour un investissement beaucoup plus lourd et une forte consommation. Il faut toutefois ne pas oublier les anciens PC portables, à écran monochrome, largement suffisants pour nos applications, bradés en occasion. Ces portables donnent aussi l'accès à la cartographie sur CDRom, tout au moins pour les moins anciens. 
Voir la page PC portable à bord 

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Première réception du Navtex

Il faut d'abord recevoir le Navtex depuis la maison, le signal est puissant vous le recevrez dans toutes les régions. 
Je reçois simplement le Navtex sur un bon récepteur de trafic amateur, un JRC NRD 535, avec une antenne long fil.

   Click  !  Le récepteur de trafic NRD 535

En 1990, le signal était envoyé sur une interface maison gérée par un microcontrôleur à 80c2552, qui filtre le signal et émule divers décodeurs commerciaux en particulier le très bon Code 3. Le meilleur programme de décodage universel tournant sur le PC est le très bon Hoka Code 3. La réception est parfaite, moins d'un caractère erroné pour 20 lignes.
Si vous ne le connaissez pas, allez vous promener d'abord sur Scansat (liens).
Amis pauvres, vous pouvez commencer avec de petits moyens. Faites vos premiers essais avec un simple ampli saturé comme interface, cela marche mais vous aurez beaucoup plus d'erreurs. Si vous n'avez pas Code 3, utilisez Hamcom, il est moins performant, mais c'est un shareware très bien réalisé (liens).
Si votre récepteur est médiocre cela va être plus délicat. Le signal est très fort mais il faut jouer sur les filtres pour sortir une bonne bf, les essais avec de mauvais récepteurs n'ont rien donné. Pour ceux qui veulent commencer par décoder le signal, enregistrez un bon bulletin mété, quelques minutes occupent environ 15 megaoctets en wav.
L'astuce avec un seul PC est de lancer le fichier wav, le bulletin météo ne commence qu'une minute après, puis d'ouvrir une autre fenêtre et de lancer Code 3, cela marche parfaitement. Étonnant non ?
Merci de ne pas me demander de vous envoyer Hoka Code 3, c'est une version commerciale, ceci n'est pas un site pirate, à vous de le trouver...
Je pense qu'il est inutile de vous présenter le système Navtex, si vous avez lu jusqu'ici vous le connaissez déjà. Si besoin, je ferai une présentation des modes, mais vous devez déjà bien connaître tout cela, le sujet a été traité partout.
Si vous n'avez pas la curiosité de décoder le Navtex depuis la maison, abandonnez ce projet, vous n'avez aucune chance d'aller au bout.
Pour vous habituer l'oreille à ce que vous allez recevoir, je joins 6 secondes de bulletin météo au format wav, échantillonné à 6 ksps en mono pour n'occuper que 35 koctets.
Clickez sur le haut-parleur pour écouter le son du Navtex :    Click !    Six  secondes de douce mélodie pour endormir les petits ...

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Réception Navtex en Méditerranée

La réception Navtex sur les côtes Françaises de Méditerranée est difficile.
J'ai laissé ce projet en sommeil pendant plusieurs années, car ma réception 518 kHz était perturbée par l'émetteur à destination des sous-marins, à 525 kHz trop proche du Navtex. Cet émetteur à une énorme puissance, et comme il est aussi à Toulon La Garde, la réception Navtex était quasi impossible. Je recevais sans problème les stations nordiques et atlantiques, mais les bulletins méditerranéens étaient écrasés. La situation s'est bien améliorée, l'émetteur des sous-marins a été déplacé. Maintenant tout le Nord de la Méditerranée est bien couvert jusqu'en Turquie. Sur les côtes Atlantique, Manche; mer du Nord et Écosse la réception est parfaite ainsi que sur les côtes US et Canada.

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 FAQ

La rubrique des "Frequently Asqued Questions " qui évoluera suivant vos réactions. Ces questions n'ont aucun rapport entre elles.

 

 Pourquoi n'y a t'il que des entrées NMEA 183 et NMEA 2000 ?

La réponse est dans la page sur les bus, les équipements exotiques doivent être convertis vers un bus normalisé.

 

 Peut-on utiliser un petit récepteur du commerce ?

Il est très gênant de bloquer le récepteur pour le Navtex, mais pour un début, c'est un bon choix. Détails dans la prochaine page <Récepteur 518>
En attendant, regardez dans les liens réception, le choix des récepteurs d'entrée de gamme.

 

 Peut on utiliser une interface simple ?

Au vu des courriels, je suis obligé de le rajouter en FAQ, il semble que les lecteurs ne m'aient pas bien compris. Avec une interface à ampli saturé à 1 € de composants, vendue quelques dizaines d'Euros par des farceurs, quoi que vous ayez pu lire ou entendre, vous ne décoderez pas bien le Navtex !
Avec un bon récepteur vous aurez des lettres ratées, c'est très intéressant pour faire ses premiers tests à la maison mais assez peu réaliste sur un bateau, quand vous avez vraiment besoin d'étudier une météo.
Si vous insistez, je vous explique comment fabriquer un sextant avec des tubes en carton, une agrafeuse et une boite de camembert, pour faire les méridiennes au soleil (bonjour le pléonasme...), la nuit.

 

 Améliorer un mauvais récepteur ?

Une question est souvent posée. J'ai un mauvais récepteur, disons au hasard un Sony, la réception en BLU est catastrophique, mais j'entends bien le Navtex. Faut-il monter une antenne avec amplificateur sur le balcon pour améliorer ?
Surtout pas d'ampli ou de grand fouet, l'étage d'entrée est très mauvais et transmodule, il y aurait une masse de stations mélangées qui ne sont pas du tout sur la fréquence réglée. Seul le bruit de fond augmenterait !
Il faut simplement glisser un fil isolé de 2 ou 3 mètres, horizontalement derrière le vaigrage et entourer l'antenne télescopique (rentrée) de quelques spires ou raccorder directement avec une pince crocodile... Il ne faut pas s'imaginer en écoutant simplement que la réception sera facile, le signal semble bon à l'oreille mais à l'analyseur de spectre beaucoup moins ! Il y aura de nombreux ratés à la réception.

 

 Comment tester sa réception ?

Regardez dans mes liens électroniques "Interface PC ", vous trouverez de splendides oscilloscopes et analyseurs de spectre BF, purement logiciels, fonctionnant sur 'entrée son du PC, pour examiner les signaux issus d'un récepteur. Il suffit de relier un simple cordon avec jacks sur line-in de la carte à la sortie casque du récepteur. Essayez, vous serrez bluffés si vous n'aviez jamais testé ces logiciels très soigneusement écrits !

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 Conclusion

Cette page écrite le siècle dernier a maintenant beaucoup vieilli. Ce qui reste d'actualité est le peu d'intérêt du contenu des messages Navtex, toujours aussi vide. D'autres points ne sont plus du tout d'actualité :

Le problème de l'affichage sur un microcontrôleur est maintenant bien résolu en utilisant un petit moniteur de télévision lcd du genre Thrustmaster et un circuit d'incrustation comme le STV 5730.

Une autre approche bien plus lisible a été d'utiliser un moniteur VGA lcd de 15 pouces dont le prix s'est écroulé avec une autre carte de pilotage en liaison série (et prochainement USB). Cela fera l'objet d'une probable page un jour.

L'autre problème de fond est qu'il existe des logiciels tournant sous Windows qui utilisent la carte son ou les modems Pactor et décodent à la perfection sur le PC du bord ce mode et bien d'autres. Cela n'est toutefois pas satisfaisant car il faut laisser tourner le Navtex 24h/24, ce qui est impossible avec un PC qui plante sous Windows et qui est coupé hors autre utilisation.

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 Enregistrement météo

Il existe encore aussi, mais plus pour longtemps, des bulletins météo diffusés par radio, en phonie, VHF décamétrique. Faute de Navtex, ne ratez pas ces bulletins parce que vous dormez ou que la manœuvre vous occupe. En navigation, il faut les enregistrer automatiquement et systématiquement. Si vous n'avez pas un récepteur élaboré, programmable et fournissant la commande de l'enregistreur, bricolez un peu !
Pour un prix modeste, achetez un programmateur numérique. Attention à bien choisir le modèle, beaucoup ont l'horloge autonome mais le relais est prévu pour être commandé par le secteur. Il faudra un peu le modifier pour adapter la commande en 12 volts. Ce n'est pas trivial car les bas de gamme ne sont pas démontables, tout est collé et l'ouverture est impossible sans casser la coque. Choisissez le bon modèle qui est fermé par des vis !
Il suffit alors de régler le récepteur sur la bonne fréquence. L'entrée "line in" du magnétophone MP3 est adaptée au récepteur, qui est mis en position mécanique d'enregistrement.
Un interrupteur trois positions (direct /arrêt/ programmé) alimente les deux appareils en 12 volts et complète ce dispositif modeste mais pratique.

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 Les liens Navtex

Vous avez remarqué que dans cette page qui parle du projet Navtex, je ne vous ai pas dit un mot du système, des bulletins, de la portée, des horaires…
Ce n'est pas un oubli, je veux axer cette page sur la réalisation, je vous donne ici quelques liens, il y en a beaucoup de plus intéressants, cherchez avec votre métamoteur, mot clef <Navtex>, vous trouverez même un fabricant de rideaux…

Wetterinfobox : Le meilleur produit commercial, Navtex, barographe, RTTY et plus en USB : wetterinfobox

nws.noaa.gov/om/marine/navtex
Antenne active : ers.fr/gbnta2

Une solution astucieuse, Navtex dans l'antenne, lecture sur portable : disparu ?

The Global Maritime Distress and Safety System : icselectronics.co.uk/icsnet/GMDSS/navarea

La documentation papier de Klingenfuss est indispensable, elle comprend plusieurs ouvrages indiquant par zones toutes les fréquences météo à écouter : klingenfuss.org

Logiciels décodeur hf/vhf : pervisell.com/ham/skysweeper

PC portable à bord  . . . . Petit incrustateur universe Page annexe : Décodage des fax météorologiques en décamétrique  
Préamplificateur d'antenne pour un simple récepteur : Antenne de réception active 

* Liens vérifiés le 03/07/13

Réception Radio et communication à bord

Publié dans Dossiers lundi, 17 novembre 2014 00:00 0

Document original publié par C. Couderc sur www.voilelec.com

La réception en décamétrique

Cette partie traite de la réception à bord en général, du décodage des signaux météo et de l'émission réception. Comme ce sujet est très vaste, il il est réparti sur diverses pages et notes annexes. Pour éclaircir les idées et faciliter la navigation rapide, voici un plan de ces pages :

 Chaîne de réception radiophonique en décamétrique 

C'est un point complet allant depuis "Quoi écouter et quand " jusqu'au matériel et au logiciel. Il couvre la réception en gammes décamétriques seulement, avec tous les moyens possibles. Un chapitre sera consacré aussi à l'émission BLU.

Les fréquences décamétriques ou ondes courtes, couvrent de quelques mégahertz, à 30 MHz. Nous évoquerons accessoirement quelques fréquences plus basses (centaines de kHz) en particulier pour le Navtex et le recalage DGPS.
Nous ne parlerons pas des radiophares, ni sur d'autres bandes des Decca, Loran (maintenant abandonné en Méditerranée) et autres, tués par les GPS .
Attention la situation de la réception décamétrique se dégrade très vite, les stations qui diffusaient d'excellentes cartes ferment les unes après les autres, un des derniers bastions, Bracknell va fermer aussi, il n'y a quasiment plus rien à recevoir.

Cette page "chaîne de réception ", comporte de nombreuses autres pages annexes :

 Antenne de réception active. Les antennes et les préamplificateurs.

 Récepteurs. Des plus économiques aux meilleurs.

 Boîte d'accord décamétrique. Réglage simple et manuel en réception, automatique et plus évolué s'il existe un émetteur.

 Démodulateurs. Pour transformer le signal sonore en texte ou écrans.

 Décodage des fax météorologiques. Les logiciels.

 Décodage du Navtex. Les matériels commerciaux et les réalisations amateurs.

 Liens réception. Ils sont très nombreux...

Les chapitres suivants montrent les autres aspects de la réception radio et de la communication sur le bateau.

 Synoptique

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 Émission Réception en VHF

La VHF et le GSM ont une propagation à vue, la portée dépend des hauteurs relatives des antennes. L'émission réception en VHF est en plein déclin. Elle ne servira plus qu'à papoter entre copains, bateaux à vue et demander une place au port sur le canal 9. Le 16 va disparaître, mais pas la taxe qui autrefois correspondait à un service. Le téléphone en navigation côtière à été tué en trois ans par le GSM, ce qui à fait écrouler le réseau.
L'introduction du DSC est en train de bouleverser cette situation.
La fin de la météo et les nouvelles technologies sont expliquées dans la page suivante :

VHF classiques et DSC 

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 Emission réception en BLU

Chapitre à compléter ultérieurement.

Note annexe : coupleur d'antenne et boîte d'accord 

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 GSM et Internet mobile en côtière

Le GSM s'est développé à grande vitesse, il est utilisable en côtière et permet, sous certaines conditions d'accéder à l'Internet.

Une page développe ces modes de communication : Internet mobile 

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 Liaisons par satellite

Nous sommes au tout début de ce mode de communication révolutionnaire qui changera complètement l'électronique du bord. Nous aurons prochainement, y compris sur les petits bateaux, un ensemble très performant, donnant un accès complet à l'Internet, donc à la météo directe, la téléphonie, la vidéoconférence, le Web...
Les choses se précisent peu à peu, je mettrai les pages en place au fur et à mesure de l'introduction des nouvelles applications accessibles pour des coûts acceptables au plaisancier basique.

Je ne ne développe pas cette partie, les tarifs Immarsat à plusieurs Euros la minute n'étant pas encore accessibles au plaisancier moyen !

Les liens satellite sont dans la page liens réception 

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 Liens

Les liens généraux réception sont très divers et nombreux, ils font l'objet de cette page à part 

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Cartographie electronique

Publié dans Dossiers lundi, 17 novembre 2014 00:00 0

Document original publié par C. Couderc sur www.voilelec.com

Introduction

La cartographie numérique évoquée ici est ce qui évolue le plus vite dans l'électronique marine. 
N'hésitez pas à critiquer, à me signaler les oublis et erreurs, faire part de vos expériences...
Cette page sur les logiciels de cartographie vous semblera toujours incomplète et la moins objective du site (c'est vrai!), car le meilleur logiciel au monde pour vous sera toujours celui que vous avez acheté et (souvent le seul) que vous connaissiez. Ayez donc la curiosité d'en tester d'autres.

Remarque 1 : 

Cette page comporte des échantillons de recopie d'écran, 1024*768, pour les diverses cartographies. Pour occuper le moins de place possible, ces images ont été très fortement comprimées, mais pas à 50 ko comme sur tout le reste du site, j'ai du passer à 100 ou 150 ko pour garder une dégradation acceptable. 
L'image originale est évidement bien meilleure sur l'écran d'exploitation. J'ai souvent choisi le Vieux Port de Marseille comme exemple.

Remarque 2 : 

Les esprits curieux, qui impriment ces divers échantillons, remarquent que le parallèle 43°18N et le méridien 5°22E ne sont jamais situés au même endroit sur ces cartes ! Ces écarts sont très importants. 
Cela prouve qu'il faut lire avec grand soin le référentiel de la carte utilisée et pour éviter en rase-cailloux au traceur GPS (réglé sur un autre référentiel) de se retrouver au sec...

Je compléterai aléatoirement (méthode scientifique du saupoudrage pifométrique) ces chapitres au fur et à mesure de l'évolution rapide du marché.

 

Les référentiels, le WGS 84

Le GPS étant devenu très précis, chaque plaisancier veut vérifier le sien et se colle sur un repère parfaitement défini dans les documents, le feu d'entrée du port par exemple, et pointe la position très exactement sur la carte. La déception et cruelle quand il découvre un écart d'une centaine de mètres, alors qu'il s'attendait à planter la pointe de son compas au milieu du filament de l'ampoule.
Avant de renvoyer le GPS au fabricant avec une lettre d'insultes il faut réfléchir à cet écart.
Le système GPS modélise la surface terrestre en petites zones dont les coins sont calibrés par de complexes corrections. Il fournit une sorte de grille plane que nous superposerons virtuellement à notre carte. Il faut donc aligner les deux pour nous positionner sur la carte. Le problème vient du fait que l'hydrographie et la cartographie ont une culture très ancienne, alors que le GPS est très jeune. Les cartographes utilisent des référentiels et des normes très diverses suivant le pays d'origine, par exemple l'observatoire de Paris pour les Français, celui de Greenwich pour les Anglais, la case du sorcier au Bouroundi, chacun a son zéro centre du monde. C'est pour cela que vous trouverez des coordonnées différentes d'un point caractéristique sur des cartes de diverses nations. Vérifiez la référence (parfois très discrète !) de chaque carte ainsi que sa date. Les cartes évoluent à partir de bases anciennes, avec des erreurs et imprécisions. La cartographie est très vivante, chaque nouvelle carte améliore la précédente.
Notre SHOM, après quelques errances utilisant une référence exotique Euro 50, a décidé de passer à la norme mondiale WGS 84 pour toutes les nouvelles éditions à compter de 2001. Cela simplifie grandement l'interprétation, car les corrections de datum du GPS si le référentiel n'est pas le WGS 84 sont pénibles. Attention, il faudra encore très longtemps avant que toutes les cartes soient corrigées et recalibrées sur le référentiel WGS84, il y a de très grosses erreurs en particulier en zones tropicales, les passes sont parfois décalées de plusieurs centaines de mètres.
N'hésitez pas à renouveler vos cartes en version papier et informatique, celles du SHOM sont excellentes bien qu'onéreuses, et si vous naviguiez encore avec la version qu'utilisait Christophe Colomb en côtière, recopiée à la plume d'oie par un vieux moine aveugle, vous risquez de douter de votre GPS … N'oubliez pas que les cartes du SHOM sont copyrightées, la copie est donc illégale, cela est différent pour les cartes US.

Toutes les nouvelles cartes donnent l'écart au WGS84 et vous positionnent très exactement (voir remarque 2 au-dessus ).
Exemple : A Marseille la correction en latitude et en longitude est de l'ordre de 0.6 minute soit une centaine de mètres "Nord " et "Est " ce qui n'est absolument pas négligeable en portant son point sur une carte de détail.

 

La cartographie Maptech

Naissance de la cartographie sur CDRoms en 1990

Les débuts de la saga : J'avais acheté très cher à leur sortie les premiers CD Maptech. Il s'agissait d'une vraie révolution ; il n'y avait quasiment encore aucun cd non audio disponible ; les lecteurs du moment en 2X étaient du grand luxe ; "raconte nous encore pépé quand il n'y avait même pas une Mobylette dans la cité... ". Windows n'existait pas, la lecture se faisait sous Dos seulement, les loups rodaient la nuit dans les rues du village aux humbles masures... ".
Les deux cd historiques, qui étaient vendus par Maptech pour la Méditerranée, comportaient la collection complète des cartes américaines. La zone couverte par la centaine de cartes à toutes échelles est en gros :

  • Méditerranée W : De Gibraltar à Marseille et Baléares.
  • Méditerranée E : De Marseille à la Sicile, Corse et Sardaigne.

La numérisation est faite à partir des cartes papier imprimées et non des fichiers électroniques originaux destinés aux traceurs pour réaliser le master papier. Elle est en noir et blanc, mais la qualité aurait pu être plus soignée pour éliminer des bruits parasites (on voit la trace de la pliure sur la carte !).
Le principe adopté par Maptech est étrange. La carte papier entière est scannée en bitmap "propriétaire", puis découpée en petits carrés en nombre variable suivant les cartes, environ en 10 colonnes par 10 lignes (de 30 à 144 morceaux). C'est un format presque BSB avec une petite variante exotique pour des raisons de copyright.
Les éléments sont repérés suivant leurs coordonnées, en commençant par le coin Nord Ouest, noté NW (ce n'est pas une faute d'orthographe, W pour West a toujours été utilisé traditionnellement pour l'abréviation de Ouest) :
A01, A02, … , A10 (Bande supérieure de la carte)
B01, B02, …, B10
….
J01, J02, …., J10 (le dernier est le coin Sud Est)

Quand ce curieux système à été adopté en 1990 il était révolutionnaire, c'était le tout premier format de carte scannée disponible. Les PC du moment n'avaient que très peu de mémoire et étaient incapables de traiter de gros fichiers BMP de quelques de Megaoctets. Le Dos ne laissait que 600 ko de mémoire totale. Chaque petit morceau d'image affichée occupe de 30 à 150 ko. Le BSB est une forme de BMP, c'est à dire que chaque pixel d'information est codé sur un bit, blancs compris.
Je m'étais amusé à reconstituer la carte complète en recollant les 100 bouts par un petit programme en C qui bricolait un peu les en-têtes pour faire un seul vrai BMP et "plotter " la position donnée par les tous premiers GPS au travers d'un automate.
Je sais que cela semble dater de Christophe Colomb, mais à l'époque il n'existait pas encore de traceur avec des cartes en cartouches...

Uniquement pour sa valeur historique !
Un exemple d'un des 144 morceaux
de la carte M53062S0, "Ports de Marseille " :

Utilisation de cette cartographie historique Maptech : Pour exploiter ces CD de cartographie, deux programmes étaient vendus, Maptech Pilot et Pro. Ils permettaient d'exploiter les cartes et recevaient l'entrée série GPS en NMEA183. Ces deux anciens programmes fonctionnaient bien mais leur ergonomie DOS était rustique. Le passage à la frontière d'une carte était mal géré, il fallait aller chercher manuellement quelle nouvelle carte pour la charger. Les logiciels actuels savent gérer ce format historique. Ces cartes en quasi monochrome sont maintenant évidement périmées.
Fin de la section archéologie…

Cartographie NOAA Maptech actuelle

Maptech a acquis depuis une grande expérience depuis les débuts et les nouveaux produits sont toujours au meilleur niveau du marché. 
Les nombreux CD actuels sont superbes mais chers.
La couverture a été bien étendue depuis les premières versions. Voici l'exemple pour la Méditerranée.

Voici ici le catalogue complet de toutes ces 374 cartes (fichier texte 18 ko)

  • CP 33 : Espagne, Gibraltar, Maroc, Portugal, Madère, Canaries, Acores
  • CP 34 : Méditerranée Ouest, Corse, Sardaigne, Baléares
  • CP 35 : Méditerranée Centrale, Italie, Sicile, Adriatique, Tunisie

Un exemple NOAA Maptech sous Ozi : "Ports de Marseille "
Pour information, le fichier
"carte Maptech 53062S0 " occupe 7.2 MB.

 

Pratique des CDRoms à bord

L'arrivée des cartes sur CD peu après le GPS fut une révolution pour les fanatiques du sextant comme moi. Je l'ai mis en service aussitôt via les premiers portables et divers automates en 1990. 
J'ai maintenant une autre approche, pour fiabiliser la navigation. En plus des cartes papiers, j’utilise divers systèmes indépendants.

  • Cartographie vectorielle en cartouche sur un traceur spécialisé, fixe à la table à carte. C'est le système principal, le plus fiable, antenne GPS sur un petit matereau à l'arrière.
  • Doublé par un GPS indépendant avec traceur, cartographie vectorielle en cartouche (Garmin 76) pour opérer en autonome et sur l'annexe. Il est encore plus fiable car son antenne GPS est incorporée, ce qui fait une source de panne de moins (ni connectique, ni long câble). Il permet de marquer et retrouver les spots de plongée. Les quatre accumulateurs NiMh R6 lui donnent une autonomie de plusieurs heures.
  • Triplé par un PC portable. Il est alimenté par un deuxième GPS indépendant, avec une autre antenne de balcon. L'affichage couleur de grande taille est somptueux, mais le système est moins fiable et moins robuste en conditions difficiles que le traceur intégré. Windows s’est souvent planté, pour des raisons très diverses, inexplicables ou par fausse manipulation des outils de navigation dans l’urgence des moments critiques. Autres défauts, il est long à lancer et demande beaucoup de manipulations incompatibles avec un ciré ruisselant et un besoin rapide d’information, alors que le traceur intégré n’a besoin que de l’alimentation et supporte bien l’humidité. C’est le système parfait pour préparer ses navigations au mouillage, en exploitant les innombrables cartes sur CD et DVD.
  • Quadruplé par une tablette de type Ipad ou Android. Il existe maintenat de trés bon logiciel de cartographie sur ces tablette de type Isailor ou Inavx. Il existe aussi des protections antichoc et water proof pour ces même tablettes.

Les deux grands principes de cartographie

Indépendamment des systèmes et projections, les cartes informatisées existent en deux grandes familles de formats, basées sur des principes très différents.

Les cartes anciennes en "bit mapping"

C'est de la numérisation simple de cartes papiers. L'inconvénient du bmp est que tout est sur le même plan, il est impossible d'effacer sélectivement les lignes de sonde, les noms, etc. , de changer les couleurs des éléments... Les fonts sont à taille fixe et la taille des textes dépend évidement de l'échelle de lecture. Cela équivaut à une "photo " d'une carte papier, c’est un ensemble de points, groupés en lignes et colonnes, possédant chacun une couleur. Les bmp prennent beaucoup de place en mémoire. 
C'est le format historique de la cartographie issue du papier, mais il est en fin de vie.

Les cartes vectorielles

La fabrication des fichiers est beaucoup plus complexe, toutes les cartes ont été ressaisies à la main sur table graphique par les cartographes. Chaque type d'information est sur un plan différent, comme un empilment de calques, tout peut donc être paramétré, affecté à une couleur ou éliminé. Les possibilités sont illimitées. La compression des données est très efficace comparée aux bmp, il est possible de rentrer beaucoup plus d'informations dans un volume identique. Une banque de données peut ainsi très facilement générer des cartes totalement différentes suivant les besoins marketing. Chaque famille de données (les diverses couches) peut être traitée pour s'adapter au résultat demandé, aux possibilités d'affichage, au volume disponible... Des améliorations ponctuelles, en augmentant le détail ou en corrigeant une zone intéressante, peuvent être ajoutées en permanence sans metttre en péril les données et les cartes les exploitant.

Début 2001, la majorité des logiciels de cartographie exploitait uniquement les anciens formats de données en bmp. La diffusion des cartes vectorielles change tout, et les nouvelles versions des outils de cartographie intégreront directement les formats vectoriels.

Cette page suivra les mises à jour des produits majeurs.

Utilisation d'un PC portable

Traité dans la page sur les PC portables 

Voir aussi les pages complémentaires GPS

 

Cartographie Fugawi / Shom

Les superbes cartes SHOM, numérisées en bit mapping par Bayo pour Fugawi ont été éditées sur CD en 1999 pour la première édition. Le prix de chaque carte était de 60 €, soit le prix de quatre cartes papier seulement. Ces cartes étaient un très bon investissement !
Elles peuvent être exploitées par tous les logiciels.

Il existait 9 CD pour les côtes françaises dont 3 pour la Méditerranée.
Curieusement la couverture a été limitée aux côtes françaises proches. Les cotes sud Espagne et Italie, Maroc, Tunisie, Baléares et l'Est de la Sicile ne sont pas couvertes. Il faudra donc compléter les cartes Shom sur les zones manquantes par d'autres.
Couverture des 3 CD sous licence Shom, pour la Méditerranée :

CD 7 Côte sud de France (I) : de Tarragone à Bandol (25 charts plus 27 inset charts)
CD 8 Côte sud de France (II) : de Bandol à San Remo (21 charts plus 23 inset charts)
CD 9 Corse - Sardaigne : (44 charts plus 10 inset charts)

Pour plus de détails, cliquez à droite pour charger le fichier Excel zippé de 25 koctets. Il contient le détail de toutes les cartes dans les 9 CD publiés. Ce fichier a été compilé par un auteur anonyme que nous félicitons.
Ces cartes SHOM étaient présentées sur les catalogues des shipchandlers seulement édition 2000.

Toutes les cartes SHOM
Toutes les cartes
de première génération

 

Un exemple, dégradé par la compression, d'une de ces cartes 
Sous Ozi : "Ports de Marseille " :
Le fichier "carte Shom/Fugawi 6739 " occupe 17.2 MB.

 Shom / Fugawi

Voir les liens plus bas, dans le chapitre sur le logiciel Fugawi

 

Cartes NOAA Softcharts

Les américains éditent aussi un très riche portefeuille des cartes NOAA. La couverture est très grande et ils connaissent même nos côtes françaises. Echantillons téléchargeables. Exemple des cd pour la Méditerranée édités par Softcharts :
133 cartes France et Corse $379 : softcharts.com...Region220.txt
127 cartes Espagne et Portugal $379 : softcharts.com...Region223.txt
105 cartes Tunisie à Maroc : softcharts.com...Region224.txt
66 cartes Grêce $249 : softcharts.com...Region201.txt
16 cartes Routiers $50 : softcharts.com...Region250.txt

La qualité est identique à celle du shom (voir exemple).

Un exemple NOAA Softcharts sous Ozi : "Ports de Marseille " :
Le fichier "carte Softcharts 6739 " occupe 15.5 MB.

 Noaa Softcharts

Le portefeuille de cartes du bateau s'est progressivement beaucoup gonflé et représente maintenant des dizaines de CD couvrant toutes les mers du monde sous tous les formats, mais la facture a été lourde à digérer....

 

Cartes téléchargables

En introduisant l'eMap, Garmin a trouvé une bonne solution pour gérer les cartes vectorielles (et bitmaps) sans l'inconvénient d'un lecteur de CDRom peu fiable à bord. Le principe est d'implanter une grande zone mémoire flash sauvegardée dans le lecteur de cartes ou le GPS traceur et de transférer une fois pour toutes les cartes vectorielles pour sa région de navigation. Ces cartes sont achetés sous formes de CDRoms ou par Internet, puis chargées depuis un PC par le bus avec un code de déblocage spécifique au numéro individuel du GPS . 
Il existe maintenant divers formats téléchargeables, dont le Bluechart. Le fonctionnement est parfait, mais Garmin pratique une politique de prix déraisonnable sur ses cartes.

Garmin Marine : garmin.com/marine

 

J'en ai rêvé, mais personne ne voulait le faire...

Il ne faut pas toutefois se faire d'illusions, les traceurs avec cartographie marine téléchargable depuis un PC vont mettte du temps à se répandre.
La raison est évidente, c'est un peu suicidaire pour un constructeur. Il est très simple de réaliser industriellement une cartouche propriétaire, quasiment impossible à pirater pour l'amateur basique. Une telle cartouche vendue dans les 300 € est une mine d'or pour le constructeur.
Il est par contre impossible de protéger un cd par une quelconque astuce de gravure ou par un code de déblocage affecté à un numéro de série d'un lecteur. Toutes ces protections se contournent rapidement, les pertes seraient considérables pour le constructeur fou qui laisserait pirater ses données dans le domaine public.
Cela est très regrettable pour l'utilisateur honnête qui rêverait d'un traceur avec une grose mémoire flash de quelques Go, les prix sont maintenant dérisoires, dans lequel il pourrait transférer les cartes choisies de la future zone de navigation avec un simple PC depuis sa collection de cd.
Les couvertures terrestres sont différentes, la diffusion est beaucoup plus grande. Les cartes terrestres sont vendues moins chères que les marines, les constructeurs sont plus enclins à les diffuser. La concurrence fait rage pour la couverture du territoire US. Il faut bien faire la différence entre les options marketing pour ces deux lignes de produits Le fait que les atlas terrestres téléchargables par cd sur traceurs existent pour les US, ne signifie pas que l'équivalent marine sortira (légalement) pour les côtes européennes.

Le cd de cartes téléchargable dans un traceur est maintenant répandu en terrestre, attendons les sorties en marine. Le Bluechart commence à combler le vide, mais à des prix déraisonnables. Il faut suivre l'actualité.
Garmin pratique une politique de racket avec ses mémoires propriétaires à prix inacceptables.
Une telle politique ne peut que favoriser le piratage, c'est devenu une activité intense autour de la famille Garmin. Les autres marques comme Magellan sont moins touchées car de diffusion plus réduite que Garmin qui domine largement le marché.

 

Evaluation des logiciels de cartographie et de navigation

En 1990, l'analyse de produits était simple, il n'y avait que Maptech sous DOS, à la diffusion très confidentielle. J'ai été leur premier client français et les premières années, je n'ai connu aucun autre plaisancier qui l'utilisait, hormis évidemment les coureurs médiatiques sur les superbes bateaux de course sponsorisés. Maintenant, les PC portables envahissent tous les bateaux, le marché des logiciels de navigation s'est considérablement ouvert et il y a une demi-douzaine de très bons outils en vente, une douzaine de médiocres et une multitude de mauvais à encore pire.

Je vais essayer de citer les principaux, mais mon jugement ne peut avoir aucune objectivité. Si vous avez acheté très cher au hasard d'un salon, le plus minable des logiciels, vous aurez investi avec les cartes deux mois de SMIG (soit deux secondes de salaire d'un footballeur débile), vous ne connaîtrez que votre produit, il sera donc pour vous le summum de ce qui peut exister.
J'ai la chance de pouvoir essayer tous les logiciels et matériels du moment, mais je suis un peu dans cette même situation. Je navigue avec Ozi, que je connais parfaitement, c'est donc ma référence. Je teste les autres au hasard d'une course sur le bateau d'un copain ou je me les fais prêter. Je ne peux y consacrer que très peu de temps, donc sans pouvoir les prendre en main, je les trouve alors peu ergonomiques, je n'exploite pas les options subtiles et je les abandonne très vite.
Pour naviguer sérieusement, je ressors mon Ozi, la carte papier, le crayon et la règle Cras, toujours prêt à rattraper un plantage du PC au moment très critique, généralement de nuit, sous spi dans la brise et près des cailloux.
Les avis sur logiciels cités n'engagent donc que moi, vous avez parfaitement le droit de ne pas les partager, je vous invite à vous exprimer si vous avez un avis sérieux sur un produit que vous maîtrisez bien (mais je n'ai pas dit que vous vendez !). Je suis beaucoup plus à l'aise pour évaluer un radar ou un sondeur car cela est objectif, la qualité du matériel et ses performances sont quantifiables.

 

Les grands critères d'évaluation d'un logiciel

 

Entrée GPS

le logiciel reçoit l'information GPS par une liaison NMEA 183. Voir la page : GPS et interfaçage NMEA 183 
Tous les logiciels savent traiter le NMEA 183, mais les nouveaux PC n'ont plus les anciens ports série que l’on trouve encore sur de vieux GPS . Il faut que le logiciel sache aussi voir les ports USB pour s’adapter aux matériels actuels (souvent vus comme des COM de numéro élevés).
Une page traite des conversions problématiques USB vers RS 232 : Interfaçage USB

 

Format de cartes

Nous avons vu la grande variété des deux familles de cartes vectorielles et bitmap. Chaque logiciel reconnaît quelques formats mais en ignore d'autres. Il faudra combiner finement avec la bibliothèque que vous possédez ou compter acquérir, car les cartes représentent un énorme investissement. C'est un critère fondamental.
Un bon outil dispose de la gestion simultanée du vectoriel C-Map à la couverture mondiale et des divers formats bitmaps, pour affiner le mouillage final et la navigation dans les chenaux étroits. 
L'évolution vers le vectoriel impose une évolution inéluctable dans ce sens mais tous les produits ne sont pas encore prêts, en parie à cause des droits sur les cartes.

 

Gestion de la cartothèque

Il y a le pire et le meilleur dans la gestion du panier des cartes.
Il faut pouvoir déclarer sa collection sur cd et sur le disque pour les cartes usuelles. Le logiciel propose toutes les cartes possibles à la position courante du curseur, et adapte au mieux en fonction de la résolution. La liste de toutes les cartes disponibles classées par échelles et un zoom permet de passer rapidement de la carte mondiale au détail le plus fin. 
Il existe aussi des variantes totalement anti-ergonomiques conçues par des vicieux transformant la pêche aux cartes en énigme insoluble. Il est vrai que l'habitude permettra de s'en sortir à la longue en sachant contourner les défauts, surtout si l'on navigue toujours dans la même zone.

 

Ergonomie et représentation

Pour l'ergonomie, cela dépend de l'expérience de l'utilisateur qui finit pour s'habituer au plus mauvais. La représentation des cartes est souvent assez voisine, avec un joli mode nuit en rouge. La gestion des fenêtres avec incrustation des instruments et du radar est une affaire de goût, cela ne s'avère pas fondamental.

  • Représentation cartographie 3D. C'est à mon avis un gadget dangereux pour touristes, cela n'apporte strictement rien et masque les détails fondamentaux de la carte. Pour les amateurs, il vaut mieux jouer à un jeu de simulation sur console.
  • Représentation des marées en cours. Il y a plusieurs approches, cela est délicat car il ne faut pas surcharger l'écran.
  • Superposition des gribs. Avantage majeur pour la navigation au large. Le placage des vecteurs météo sur le routier ide pour les strtégies de routage. C'est évidement inutile pour de petites étapes.Le placage des vecteurs météo sur le routier aide pour les stratégies de routage. C'est évidement inutile pour de petites étapes.

 

Fiabilité

C'est un critère très délicat, car il est difficile de séparer les plantages de Windows de ceux des logiciels. Il est toutefois évident que certains produits ne sont encore que des prototypes en cours de développement et sont truffés de bogues, mais le cher Bill nous a bien habitués à cela. Je ne me donne pas le droit de les citer, cela ressemblerait à de la délation gratuite car cela dépend aussi des versions et de la configuration du PC. En connaissant les bogues, il est possible de les contourner partiellement, je ne citerai donc pas ces curiosités dans les évaluations.

 

Prix et choix

C'est un investissement qu'il faut considérer, n'achetez pas sur un coup de tête, je vous conseille fortement d'essayer votre futur logiciel en version démo, puis si possible, sur le bateau d'un copain qui l’utilise. Pensez aussi que l'investissement en cartes sera considérable, le logiciel choisi impose des types de cartes, les couvertures et la qualité sont très différentes.

 

Ozi explorer

Bon logiciel australienen terme de rapport qualité/prix, mais incompatible vectoriel. Il gère bien le changement de carte lors du déplacement. 
Depuis que j'utilise Ozi, je ne mange plus que de la viande de kangourou par solidarité. Le forum Ozi est très riche, et vous apprendra beaucoup de choses sur la cartographie.

Ozi présente toutefois quelques inconvénients.
Il ne sait pas coller les cartes disponibles, il faut charger à la main, mais la fonction "voir les cartes disponibles à la position du bateau " reste très pratique.
La gestion des traces (chemin parcouru) est assez peu ergonomique. Il y a trop d'options, le fait de gérer plusieurs traces complique inutilement, il manque une fonction simple et intuitive pour ne montrer que la trace en cours sans passer par la boîte de dialogue.
De même, la fonction qui permet de voir cap et distance depuis le point instantané d'une marque qui n'est pas un waypoint est peu pratique.

Il existe aussi en version Windows CE pour les PC de poche.

Voici une copie d'écran sous Ozi. L'image est intéressante, car elle représente un atterrissage sur Sainte Lucie (Caraïbes) après une navigation musclée sous une onde tropicale. Le catamaran marchait fort au près et remontait bien, à 10 k au speedo, mais seulement à 7 k fond au GPS ! Vous constaterez sur la trace que les bords sont lamentablement carrés, alors qu'en conditions normales il y a moins de 100° d'un bord sur l'autre. Cela provient d'un courant d'Est très fort dans le canal entre les îles.  Ozi  07/02

Le site Ozi : oziexplorer.com

Vous y trouverez les versions d'essai et shareware, les documentations ainsi que la procédure d'enregistrement.
La licence Ozi est au prix très raisonnable de moins de $100.

Fugawi

Le logiciel Fugawi est un bon produit, mais son prix comparé à Ozi, le rend peu compétitif. Il est aussi incompatible vectoriel. Comme la majorité des concurrents, il accepte aussi les cartes scannées par l'utilisateur format BSB.
Le site Fugawi est intéressant, la société distribue diverses cartes, en particulier le CD de l'Adriatique à $85 pour 58 cartes.
Compléments de Laurent : Le détail du cd n'est pas sur le site Fugawi, mais chez le service hydrographique Croate : hhi.hr
Curiosité : Ces cartes croates sont en Besselov, un système exotique qu'Ozi ne convertit pas en wgs 84 (en latitude la différence est négligeable, en longitude il y a 0,28' de décalage), par contre Fugawi, se débrouille bien avec Besselov et convertit sans problèmes. Ces cartes sont toutefois moins agréables que les Maptech ou C-Map.

La version 3 de Fugawi est très nettement supérieure à la 2 et accepte les cartes Softcharts. Le format vectoriel cité n'est pas compatible C-map, mais seulement réservé aux produits maison terrestres, ce qui en limite beaucoup l'intérêt.
Une version démo est disponible. Il existe aussi pour pocket PC.
Attention aux compatibilités le Fugawi 3 lit les nouveaux formats du SHOM qui ne sont pas compatibles avec la première génération. En 2008, version 4.5

Le logiciel Fugawi : fugawi.com

 

Nobeltec

Nobeltec est un autre bon logiciel majeur.
Je l'ai testé, il est très bien fait, mais son prix m'a dissuadé d'en faire mon outil de prédilection.

Nobeltec Visual Navigation Suite : nobeltec.com

 

Maptech

J'ai déjà évoqué longuement Maptech dans un chapitre précédent, c'est le pionnier. Il dispose donc d'une énorme expérience. Les améliorations ont été permanentes, le logiciel est évidemment excellent et très stable.
Maptech dispose de la fonction de recherche de cartes très pratique, "scale in & out ", d'usage équivalent chez Ozi au "Chart at view center".
Autre fonction rare et très agréable "A2B " qui permet de marquer des vecteurs en déplaçant très simplement les extrémités. En cliquant sur l'un des vecteurs, cap et distances sont instantanément affichés. Il existe aussi pour Pocket PC.
Maptech a été mon premier outil de navigation, il n’avait aucun concurrent dans les débuts, je l’ai abandonné ensuite pour de vils problèmes de coût.

Maptech : maptech.com

 

Note complémentaire sur la cartographie Imray

Ces deux types de cartes sont courants dans les Caraïbes. Les NV sont en numérique, les Imray sont sont identiques en version papier ou en numérique.
Les Imray sont au format des premières BSB Maptech décrit au début, elles s'ouvrent sans problème avec toutes les versions Maptech, à condition de déplier les dll complémentaires dans la sous directory d'installation. 
A l'usage, la collection Imray Caraïbes s'est avérée n'être d'aucun intérêt. Le graphisme est minable et les profondeurs en brasses ne nous sont pas familières. Après vérification sur divers détails de la Guadeloupe, ces cartes contiennent de multiples erreurs graves.
Voici une zone identique pour comparaison d'une passe d'entrée (agrandissez) et notez le petit décalage en longitude :

  Imray
  N V

La carte Imray est de 1995, et ne correspond pas la situation de l'époque. Le graphisme est peu agréable, profondeurs en brassses.
Elles ne semblent vues que par Maptech.

Celle de Nautische Veroffe est de 1998, plus fidèle à la réalité et d'une présentation meilleure.
Les NV sont en BMP classique, visibles avec tous les logiciels.

Les erreurs de la carte Imray ne s'expliquent pas par les nombreux cyclones, cette zone n'ayant été que peu touchée entre ces dates, mais en 1999 Leny a ravagé les Antilles et ces cartes ne sont plus d'actualité pour les détails d'approche. Ce cd a été définitivement archivé et ne sera plus utilisé.

Il faut évidement être très prudent en approche, les cyclones bouleversant totalement les paysages, les cartes ne peuvent pas suivre. Il faut faire les entrées délicates dans les endroits non balisés soleil dans le dos et dans les cas critiques avec une vigie en hauteur. Il ne sera accordé aucune confiance au traceur, tout se fait en visuel avec du flair. Le GPS ne se trompe pas mais les cartes sont très incertaines.
Ces problèmes n'existent évidement pas sur nos cotes européennes, les erreurs sont très rares car la cote évolue très peu.

 

Captn

Ce logiciel est devenu bon, avec l'introduction des formats vectoriels. J'ai vu divers avis positifs, mais je ne l'aime pas. Je l'ai essayé plusieurs fois rapidement mais je n'ai jamais persisté, je trouve la gestion des cartes mal faite pout un outil de ce prix. Demandez donc un autre avis d'un utilisateur habituel et essayez la démo.

Le fait qu'il ait été choisi par les Coast Guard semblerait une référence, mais leur appel d'offre ne concernait que des produits US, le choix n'était pas objectif et ils ne l'ont pas payé au prix pour les touristes !

Capn Voyager : thecapn.com

 

Maxsea et Raytech Navigator

MaxSea et Raytech Navigator sont deux autres logiciels incontournables ; ils clôturent la liste des poids lourds et sont traités en fin de page dans la catégorie des logiciels vectoriels car en plus d'être excellents en bitmaps, ils ajoutent la compatibilité avec les formats vectoriels.
Cet argument majeur justifie un prix élevé. A moyen terme tous les autres vont aussi intégrer le vectoriel.

 

Format vectoriel Navionics

Il ne s'agit pas d'un programme comme les précédents permettant de lire tous les formats de cartes, mais une exploitation directe des cartes vectorisées propriétaires, sur un PC portable en navigation et sur cartouches reprogrammables pour les traceurs. Les cd Navionics contiennent la base mondiale de toutes les cartouches distribuées par la marque, c'est une vraie mine d'or, ces cartes vectorielles (seamless cartography) sont superbes, et très détaillées. Ce format permet à un tourdumondiste de n'avoir qu'une ou deux cartouches à bord en les reprogrammant au cours du voyage (avec le matériel agréé !). Le cd contient aussi un outil de visualisation et un outil d'impression du catalogue qui ne demande aucun hardware. Il permet de sélectionner avec soin la cartouche à commander en examinant au préalable le contenu détaillé.
Navionics ne diffuse pas au public le jeu de cd servant à reprogrammant les cartouches, il le limite aux seules stations agréées.
Le volume 3 de l'édition 2000 couvre l'Europe.
Afin de freiner le piratage, la version 2001 crypte maintenant toutes les données, le dépliage se faisant par dongle.

Attention aux prix des cartouches Navionics ! La mise à jour de la même carte coûte 25%, la reprogrammation d'une autre 50%. C'est un pactole pour la station agréée (enfin, surtout pour Navionics...)

Pour information, fonctionnement officiel du système eCharts de Navionics :
Les éditeurs qui désirent utiliser ce format doivent vendre leur logiciel avec un dongle. Pour acheter des eCharts, l'utilisateur récupère le numéro de série de son dongle et le transmet à Navionics avec sa commande. Les eCharts sont envoyées par courriel. Les eCharts ne sont pas a priori (à vérifier) lisibles par le logiciel. Navionics fournit les outils pour vérifier la présence du bon dongle.
Les stations agréées ont la connectique via une interface PCMCIA pour reprogrammer les cartouches Navionics qui se présentent comme des mémoires CompactFlash 2 mais exotiques, afin d'empêcher d'utiliser une mémoire très courante à bas prix !
Les matériels ont évolué, le logiciel de programmation actuel demande à lire une carte Visa et la débite avant de lancer l'écriture de la cartouche.

Il n'existe pas encore à ce jour (09/01) dans la nature de logiciel comme pour C-Map qui permette d'exploiter directement les cd Navionics en navigation, sur PC interfacé avec le GPS , mais il faut suivre l'actualité. De laborieuses fourmis tapotent sur leurs claviers au fond de caves obscures...

La photo montre un des formats Navionics Nav-Chart (G-chart) de 32 MB (G = spécifique Garmin) posée sur une CompactFlash type 2. Le nouveau format est la carte CompactFlash 2. La cartouche Navionics basique est incompatible Garmin, connecteur identique mais un peu plus longue et avec rainure. Elles ne sont pas interchangeables !

Navionics et CP 2

Voici l'adaptateur de format permettant au distributeur agréé de recopier une carte format G dans un lecteur CompactFlash classique. Il existe évidement une protection anti-copie. Lors du transfert dans une carte, le logiciel demande à lire une clef . C'est une G-chart spéciale, vendue avec un crédit d'unités décomptées à chaque copie. Les cartes CF2 ont une protection contre la duplication, un formatage qui empêche évidement de transférer les cartes dans une mémoire non vendue par Navionics.

  adaptateur

 

Garmin et Navionics

Pour protéger son marché, Garmin a eu l'idée stupide de créer aussi ses formats de cartouches propriétaires. Le fournisseur de données est Navionics, mais Garmin a choisi de faire un format physique un peu différent (longueur et rainure), rendant impossible la programmation d'une cartouche G-Navionics par Navionics!
Il faut obligatoirement passer par l'importateur Garmin pour reprogrammer.
Les cartouches Navionics ne fonctionnent que sur les matériels autres que Garmin. Les références des cartes sont identiques dans les deux formats. Le consommateur n'est pas gagnant avec ces procédés protectionnistes étriqués!

Garmin BlueChart

Attention, Garmin à commencé en 2001 l'introduction d'un nouveau système propriétaire "Garmin BlueChart ", évidement incompatible avec l'existant, correspondant à une nouvelle gamme 
La zone US est téléchageable via un CDROM, mais pas l'Europe !

Navionics : navionics.com

Quelques logiciels utilisant le format Navionics

SW&N : www.sw-n.com
Raytech Navigator à venir, chez Raytheon : raymarine.com
PC-Plotter : pcplotter.com
MaxSea (voir chapitre)

 

Format vectoriel C-Map

C-Map est le concurrent de Navionics en matière de cartes vectorielles en cartouches. Les deux systèmes ont des couvertures, résolutions et qualités assez proches et se partagent le marché des traceurs. C-map est au format CM-93.
Les deux formats sont évidement incompatibles et seuls quelques traceurs acceptent les deux systèmes. Les constructeurs adoptent en général un seul des deux systèmes, correspondant aux accords de licence passés. Il faudra réfléchir au choix de l'un ou l'autre avant de se lancer dans l'achat d'un matériel et étudier les couverture des zones de ses zones de navigation...

Le principe de reprogrammation des cartouches en flash eproms n'est pas à la portée de l'amateur basique. Le détail de l'interface de programmation n'est pas disponible pour le public.

Il existe divers outils officiels ou pirates comme "cmapec.exe " pour exploiter à bord cette superbe cartographie C-Map à couverture mondiale. 
Cette page n’ayant pas pour but de faire l’apologie des logiciels pirates, je ne répondrai à aucune question sur ce sujet.
Beaucoup de plaisanciers sont perdus avec leur vieux soft pirate, pensant ne plus pouvoir l’exploiter maintenant sous Windows XP. Il est toujours possible avec une carte graphique quelconque de déclarer les propriétés d’un programme en 256 couleurs (icône, compatibilité, propriété 256 couleurs), mais il vaut mieux utiliser un outil plus performant...

Les données vectorielles sont très compactes. C-Map a choisi de découper le monde en un grand nombre de zones, chacune diffusée sur divers cd.
Des amoureux de l'ordre et du rangement ont regroupé toutes les collections mondiales sur un seul DVD afin d'économiser la place dans nos bateaux dont les rangements sont si petits. Il est bien évident que posséder cette compilation parallèle implique d'avoir aussi tous les originaux à bord afin de respecter la réglementation.

La résolution dépend des zones. En gros, plus il y a de dollars qui naviguent dans une zone, plus elle est détaillée. Les côtes US et européennes, y compris l'Adriatique sont très bien couvertes. Voici l'exemple du Vieux Port de Marseille. Cette résolution est d'autant plus faible que le pays est pauvre ou peu fréquenté par les américains et européens.

Sous Cmapec : "Ports de Marseille " :
Impossible de donner une taille du fichier vectoriel équivalent !

 Vectoriel Cmap

Le découpage très particulier des zones en vectoriel, à résolution variable, ne permet pas de quantifier simplement une taille de fichier occupée par une zone donnée.

La qualité et l'étendue des cartes vectorisées dans ce cd permet de quasiment naviguer à peu près partout dans le monde (sauf dans les endroits très déserts en plaisance) sans avoir besoin d'autres cartes.
Il ne faut pas confondre cette cartographie vectorielle très fouillée avec celle présente sur le cd kit pc Garmin "carte du monde", qui ne contient que les traits de côte non détaillés.

Il est évident que la possession de ces superbes cartes oblige à installer un PC portable à la table à carte à la place (ou en double) du traditionnel traceur à cartouche, dont le prix devient exorbitant s'il implique d'acheter plusieurs cartes à plus de 300 € chacune. Le prix des cartes devient alors vite supérieur à celui du traceur si la zone de navigation est vaste.

Voici un découpage du monde en 9 zones, correspondant à des cartouches couvrant des aires très réduites : dkart.ru/cm93_zone

Principe de découpage des zones sur C-Map, avec leur très curieuse notation

Toutes les directories représentent des zones de 20*20 degrés, repérées par le coin Sud Est:
00300000 couvre la zone 80S 00E
00300060 couvre la zone 80S 20E
00900120 couvre la zone 60S 40E.

Les 4 premiers digits marquent la latitude depuis :
0150=40S, 0210=20S, 0270=0S,..., 0330=20N, 0390=40N.

Les 4 derniers digits comptent vers l'est depuis le méridien 0° :
0060=20E, 0120=40E, 0180=60E, 0240=80E, ..., 0480=160E, 0540=180W, 0600=160W....

Les sous-directories donnent le niveau de détail entre "a " et "z " avec comme échelles :
"z " = 40*40°, "a " = 20*20°, " b " = 10*10°,..., allant jusquà "g " =20*20 minutes, détails de ports.

Vous trouverez donc, suivant le découpage choisi, des dossiers de noms identiques mais correspondant à des contenus différents suivant le résolution de la zone. Il est très facile de s'y retrouver une fois ces conventions assimilées. Pour faciliter votre gestion, faites sur un fond de carte sommaire un quadrillage repérant les noms des carrés de votre zone de navigation.

Le site C-Map : c-map.com

 

Logiciels officiels exploitant aussi la cartographie vectorielle C-Map (la liste s'allonge) :

En sept 01, en plus des petits outils spécialisés, il y existe 2 gros packs de navigation lisant à la fois les divers formats bit map et le C-Map vectoriel, détaillés au-dessous, Maxsea et Raytech, objets des chapitres suivants.

 

Le format vectoriel S 57

La NOAA, à la demande de l‘IMO ( International Maritime Organisation) a mis au point un nouveau système vectoriel qui devient le standard mondial qui va entraîner toute la cartographie marine. La différence avec le CMAP est que ce n’est plus un format propriétaire mais un standard ouvert et parfaitement défini qui ne modélise plus seulement la ligne côtière. Toutes les spécifications se trouvent sur le site IHO.
Il introduit la notion d’objet, comme par exemple une bouée et attribue en plus des coordonnées, des propriétés.
Ce format était déjà introduit dans MaxSea 9.2 depuis avril 2002.
Toutes les cartes actuelles sont en train de migrer vers cet excellent format que tous les nouveaux logiciels devront supporter, mais c’est un travail énorme, toutes les cartes devant être ressaisies à la main.
Cette normalisation est révolutionnaire et permettra d’exploiter toutes les cartes, quelles qu’en soit l’éditeur, sans se soucier de compatibilité.

 

MaxSea

Maxsea est un des leaders du marché des produits chers et performants. Il correspond à l’utilisation pour des navigateurs exigeants qui exploitent les fonctions avancées que l’on ne trouve pas dans les produits plus simples.
J’ai suivi ce logiciel depuis ses débuts très laborieux, il est maintenant au point et fait partie de la dizaine des bons outils.
Des gadgets inutiles comme dans la version Time Zero , la superposition de photo satellite pour faire du 3D approximatif et inexploitable ne font qu’alourdir inutilement le système au détriment de fonctions plus utiles pour le navigateur. Ces plaisanteries impressionnent le blaireau lors des salons mais ne servent à rien sur le bateau.
Il est préférable de mettre le budget développement dans les fonctions vitales de cartographie, météo et routage qui sont toujours améliorables, nous sommes pas dans un jeu vidéo.
Maxsea est un bon produit,  qui a le mérite pour nous d’être développé en France, mais le rapport qualité/prix doit être pris en compte lors du choix des multiples  
La grande question est de savoir si ces fonctions évoluées valent de payer quelques dizaines de fois le prix d’un système de cartographie plus basique. 
Essayons de voir les besoins du petit navigateur.


Le plus basique des logiciels sait lire l’interface NMEA du GPS et afficher le point sur une des cartes disponibles dans la collection, mais souvent dans un nombre assez réduit de formats bitmaps ou (rasters).

 

La gestion des cartes

Sur beaucoup de logiciels, la gestion du panier de cartes n’est pas toujours très ergonomique, en particulier quand le point est à cheval sur plusieurs cartes disponibles. Maxsea fait cela très bien et sait traiter simultanément bitmaps et vectoriels.
Cela constitue un des critères qui feront choisir Maxsea. Si vous pensez investir dans les cartes vectorielles, en complément de vos cartes détaillées bitmaps, regardez bien si le logiciel concurrent sait aussi le faire.
Maxsea propose aussi son portefeuille de cartes bitmaps de qualité au format Mapmedia propriétaire, chaque carte étant débloquée par un code acheté. Cette formule est peu pratique. N’espérez donc pas les transporter d’un PC à l’autre… Il ne faudra pas hésiter à fouiller les catalogues des autres fournisseurs pour compléter ses zones de navigation en choisissant les meilleures cartes.

 

Les fichiers météo

L’intégration réussie des fichiers météo est autre point fort de Maxsea. Divers moyens existent pour récupérer les fichiers grib, ils sont décrits dans les pages sur la communication à bord. Maxsea propose une récupération payante par son service Navimail, mais dans l’abonnement Sailmail, le service est gratuit.
Ces fichiers permettent de choisir une zone et des périodes et durées de prévisions quelconques. Ces fichiers sont automatiquement intégrés dans la cartographie affichée et permettent une visualisation parfaite de la situation et des prévisions en offrant une remarquable aide au routage.
Ces fonctions de routage sont très sophistiquées, elles intègrent les courants, les polaires du bateau et s’avèrent ont d’un usage très pratique. L’outil est très puissant, mais vous devez déterminer si vous en avez vraiment besoin et à quel prix vous envisagez de récupérer les fichiers grib. Il existe divers moyens évoqués en pages météo.
Il est évident que pour un simple besoin en navigation côtière ou des sauts de puce d’une centaine de milles, les fichiers grib et le routage ne servent pas à grand-chose. Pour un programme plus ambitieux ou dans des cas difficiles, comme par exemple la conduite à tenir en cas d’alerte cyclonique, cette option très sophistiquée est une aide précieuse à la décision pour le choix de route.
Les options météo et routage ne sont pas incluses dans le pack de base, il faut acheter les modules.

 

Le routage

Le routage fonctionne bien sur les versions récentes, l’ergonomie est bonne et permet de l’utiliser quand les conditions météo sont difficiles et qu’il faut rester un minimum de temps à la table à carte avec le cerveau embrumé.

Les autres points

Les options d’intégration radar, des informations sondeur, d’une visualisation 3D et quelques autres seront de bien peu d’utilité en navigation et n’intéresseront que très peu de navigateurs.

La prise en main

Maxsea et un outil puissant qui demande un sérieux entraînement pour pouvoir l’utiliser efficacement à la mer. Il serait totalement stupide de partir pour une transat ou un périple en installant Maxsea seulement quelques semaines avant le départ, à plus forte raison si on ne le connaît pas déjà. La fébrilité de la préparation empêcherait l’apprentissage du logiciel dans les temps. C’est une opération à préparer longtemps avant, au calme, en vérifiant que les interfaces sont fiables et que la maîtrise d’utilisation est suffisante pour le grand départ.
L’improvisation à la dernière minute conduit à un bateau mal préparé et a des catastrophes certaines.
Il faudra s’entraîner longuement pour mettre au point sa technique, récupérer et traiter les gribs, accéder rapidement à toutes les fonctions sans erreur ni hésitation.
Il faut que les automatismes soient bien rôdés, car une fois dans l’action en conditions difficiles, il ne faut pas hésiter pour effectuer une action.

Pour résumer, Maxsea s’avère un produit très intéressant pour des professionnels de la course au large, mais son prix le rend difficile d'accès pour le plaisancier du dimanche.

MaxSea : informatique-mer.fr

 

RayTech Navigator

Il est édité par Raymarine (Raytheon). Le Raytech Navigator se positionne aussi dans les hauts de gamme des logiciels de cartographie et fait partie de ceux qui acceptent aussi le vectoriel.
Les ténors du marché sont proches en fonctionnalités et ergonomie, chaque nouvelle version intègre les innovations des concurrents, il n’y a donc pas de mauvaise surprise à redouter sur ces produits. Il faut lire attentivement les notices de ces produits qui décrivent assez clairement les fonctionnalités proposées, et considérer le prix final.

Raytech, logiciel commercial de Raytheon : raymarine.com

 

Utilisation de cartes personnelles

Faute de mieux, il faut parfois compléter son portefeuille de cartes numérisées pour ses régions de navigation. Si vous ne disposez pas des CD de votre zone, ou si vous voulez travailler sur des fonds de cartes spécifiques ou annotés, c'est le seul moyen. Il faut alors scanner ses propres cartes papier, 18 scans A4 pour une carte au format A0, la moitié avec un A3. Cela demande beaucoup de travail, pour scanner, calibrer et coller, et le résultat n’est pas fameux, mais il n'y a parfois pas d'alternative. Voici la liste simplifiée des opérations :

 Numériser chaque fragment suivant la taille de son scanner (il vaut mieux un A3 !).
 Pour chaque page, repérer les coins pour calibrer soigneusement la carte.
 Tenter de sortir tous les textes pour les passer sur d'autres plans ou calques par familles.
 Lancer la reconnaissance de caractères en corrigeant les erreurs afin de conserver les bonnes proportions en changeant le facteur d'échelle et pouvoir filtrer les textes. Il faut les déplacer sur des calques pour traitement ultérieur.
 Coller les fragments qui doivent se recouvrir.
 Nettoyer le patchwork final.
 Vectorisation du fond de carte. Cette opération transforme les bit maps (un pixel= une donnée) très lourds et de taille fixe en courbes mathématiques très compactes. C'est un travail complexe qui demande une longue préparation.
 Vectorisation des textes et repositionnement précis.
 Tests et corrections avant gravure finale.

L'opération est très intéressante maistrès pénible avec des moyens d'amateur.

Les deux produits suivants, Seaclear et Scannav exploitent cette niche et le font bien pour la partie bitmap.

 

Seaclear II

Merci à Jean Daouben qui m'a écrit ce chapitre.

Ce logiciel SEACLEAR II est maintenant compatible avec les cartes BSB. Il se présente sous la forme de 2 exécutables. Le premier MapCal-2 est un atelier de cartographie qui permet de calibrer ses propres cartes scannées et d'importer les cartes commerciales aux formats BSB/KAP ou GEO/NOS.
Le deuxième exécutable est Seaclear-2, qui lui est dédié à la navigation. Un tableau de bord est disponible à droite ou à gauche de votre écran suivant votre choix. S'il est connecté au GPS il vous donnera automatiquement les infos du GPS , sinon il vous mettra en mode simulation. Il a toutes les fonctions d'un logiciel de navigation classique : routes, positions, traces, MOB, livre de bord, etc. La position de votre curseur vous donne en permanence la distance et le relèvement par rapport à votre bateau. En mode automatique il choisira la carte la plus détaillée.
Attention, même si votre carte BSB est calibrée en EUROPE 50, elle sera affichée à l'écran en WGS84 (format qui tend à devenir la référence). L'avantage de ce logiciel est qu'il a un bon rapport qualité/prix, en effet il est gratuit. On le télécharge sur le site. Les mises à jour sont régulières.

Seaclear : sping.com/seaclear

ScanNav

Scannav, développé par un informaticien navigateur Français, Marc Lombard, est un logiciel de navigation très complet, en progrès constants , qui présente au moins toutes les fonctions des autres logiciels plus célèbres, mais qui offre en plus des fonctionnalités qui lui sont spécifiques, comme l'efficacité de l'atelier de cartographie avancée permettant la correction ou la création de ses propres cartes ainsi que la lecture de photographies aériennes ou satellites géo-référencée du format MrSid.

Le logiciel intègre une documentation/aide très complète et très claire. Un module météo GRIB permet d'afficher les fichiers météo récupérés par téléphone ou BLU . Scannav exploite en outre les données de courants issues du SHOM, limitées pour l'instant aux côtes Françaises.

Je l’ai découvert pendant une traversée transatlantique en 2006 et je l’ai adopté en remplacement de Ozi que j’utilisais jusqu’à présent.

Quelques qualités

  • Gestion des routes orthodromiques.
  • Téléchargement libre pour évaluation sur le site, licence à prix raisonnable.
  • Supporte à peu près tous les formats de cartes Raster, BSB Maptech Softcharts etc.
  • Intègre le format vectoriel S57 qui va devenir le standard parfait, mais les cartes sont encore peu répandues (sauf côtes US gratuites).
  • Bonne gestion des fichiers météo gribs…

Quelques défauts à corriger

  • Pas de route ortho affichée vers le WP, le passage par le panneau « correction de cap » est peu pratique, un segment serait plus pratique pour visualiser les cailloux vers le WP visé.
  • Présentation assez médiocre des fenêtres superposées à la carte.

Le distributeur ScanNav : scannav.com

 

Dkart

Merci à Richard Tanguy qui m'a écrit ce chapitre.

Le logiciel russe Dkart est testé depuis 2001 sur un bâtiment hydrographique du SHOM. Couplé au radar c'est un puissant outil de navigation car il permet de visualiser les pistes pointées au radar sur l'écran de l'ordinateur tout comme les zones de gardes mémorisées.
Je ne vais pas refaire ici le descriptif du produit, les quelques critiques faites à bord sur DKART portent sur des détails, seules les mises à jours des cartes posent encore problème, mais DKART n'y est pour rien.
Après une longue période d'essais, nous utilisons maintenant ce programme pour nos travaux hydrographiques, il simplifie largement le travail du chef de quart passerelle qui crée des "boîtes" de travail dans lesquelles le bateau ne doit jamais sortir. Bien pratique en hydrographie côtière...
Je ne peux actuellement dire si ce programme sera adopté dans notre marine, en tout cas, parmi les différents ECDIS, il semble faire l'affaire, du point de vue des utilisateurs, l'aspect financier restant un autre sujet...
Dkart est compatible vectoriel S57.

Informations et démo disponibles sur le site : dkart.ru

 

Les multiples autres produits

Seapro Euronav

Ce logiciel est compatible avec le standard de cartographie vectorielle S-57. 
Je ne l'ai pas testé car il n'y a aucune possibilité d'utiliser d'autres cartes que celles vendues avec ce produit. Un cd de démonstration est disponible. L'avis des utilisateurs sera le bienvenu, à suivre...
euronav.co.uk

...

Quelques autres produits parmi les multiples "exotiques "...

Il existe des dizaines d'autres produits à petite diffusion de qualité diverse, qui ne peuvent en rien se comparer aux leaders de la cartographie cités précédemment. Je ne commenterai pas plus ce marché de niche, il existe, les acheteurs étant souvent totalement incompétents, tout peut se vendre...

Navicarte

Navicarte suit le mouvement. La Méditerranée est couverte par deux CD, qui contiennent aussi le logiciel d'exploitation. Attention aux gadgets inutiles, comme les feux qui clignotent à l'écran ! On s'attend toujours à voir surgir un Pacman qui va grignoter le dessin … Navicarte ayant toujours trop tendance à surcharger ses cartes papiers de couleurs agressives, comme les énormes secteurs de feux, rendant la lecture beaucoup plus pénible que celle des cartes Shom. Une carte n'est ni un jeu d'arcade ni une bande dessinée, à réserver aux inconditionnels de mangas, mais pas sur le bateau… Essayer avant d'envisager de l'acheter.
Le site Navicarte : navicarte.fr

 

Nauticard

C'est le pendant italien de Navicarte. Mêmes commentaires que précédemment.
Le site Nauticard : nauticard.it

 

La solution Magellan

Ce chapitre Magellan est la contribution de Jean-Marc Douroux (septembre 2005).

Magellan a fait un geste commercial en donnant accès à la cartographie complète et détaillée de toute l'Europe à ses clients pour un prix de 80 à 196 euros avec le CD-Rom MapSend BlueNav Europe utilisable avec la gamme de GPS Magellan Sportrak. Voici ce qui caractérise l'utilisation de cette cartographie:

 La cartographie est complète et détaillée pour ce qui concerne le CD Europe. 
 Les données de la cartographie permettent les calculs de courant et de marée avec le GPS portable 
 Le logiciel de cartographie Magellan ne fonctionne sur le PC qu'avec le CD dans le PC (ou avec le CD sous forme de fichier sur DD avec "Virtual Drive" comme je le fais personnellement) 
On ne peux pas visualiser la position et la trace GPS sur le PC avec le logiciel MAGELLAN. 
 Il est possible de télécharger une seule zone à la fois dans le GPS portable (cap d'Agde à Giens pour celle de Marseille)  
 Le logiciel de cartographie du CD est utilisable sur PC sans code, même avec une copie du CD 
 On peut saisir et enregistrer des WP et des routes sur le PC (transférables dans le GPS portable) 
 II y a un code à saisir une fois pour toute pour chaque numéro de série de GPS portable à demander à Magellan. Le numéro saisi sur le PC est enregistré dans le GPS car il n'y a plus besoin de le saisir si on réinstalle le logiciel sur un autre PC

Le PC sert à visualiser confortablement la carte et à étudier la route. Pour naviguer sur le pont ou à la table à carte, on utilise systématiquement le GPS étanche (tout du moins aux embruns comme pour tous les matériels dits étanches !), qui flotte et a une autonomie d'environ 15 jours de croisière avec deux piles AA. Le mien a un écran monochrome qui est largement suffisant pour quelqu'un qui a l'habitude des cartes. Un écran couleur est peut être préférable pour un néophyte (Note du webmaster : En couleur, visibilité très médiocre en extérieur). On peut zoomer et pratiquement toujours vérifier que le fond indiqué est celui affiché par le sondeur. 
Si on plante le PC, on dispose d'une base de données maritime intégrée d'origine qui permet de naviguer sans problème dans des zones que l'on connaît. 
Par ailleurs, ce GPS permet aussi une navigation terrestre intéressante et économique avec un autre CD utilisable sans code. Le dernier Firmware du GPS a été modifié pour que le GPS indique les changements de direction au lieu de simplement montrer la carte.

Cette solution Magellan est une bonne alternative à l'utilisation d'un PDA. Elle est beaucoup plus robuste. Son seul inconvénient est la non visualisation de la position et de la trace GPS sur l'écran du PC. Il faut ouvrir une application non fournie pour visualiser les données NMEA du GPS dans une fenêtre Windows.

 

Macintosh

(Contribution des lecteurs, je suis incompétent sur Mac)

Sur Mac ; GPSY Pro

Ce chapitre Mac est la contribution deClaude Lessertisseur

GPSY Pro (attention, uniquement pro). C'est un logiciel de bonne facture et d'un bon rapport qualité/prix.

Sur Mac : Gpsnav

Ce chapitre Mac est la contribution de Francis Fustier (septembre 2005).

Produit américain très bien développé, tournant à présent sous le système OS X dans sa dernière version "Tiger" (OS 10.4) : GPSNavX. Il gère les informations provenant d'un GPS, bien entendu, mais également celles issues d'un Radar ou d'un récepteur AIS, ainsi que les cartes météo GRIB à télécharger depuis les sites appropriés.
Ce logiciel n'a rien a envier en qualité, fonctionnalités, simplicité d'utilisation à nos productions françaises. 
Il supporte aujourd'hui les cartes raster BSB Maptech, Softchart, NOAA, il sera prochainement compatible avec le format S-57, facilement accessible aujourd'hui aux USA. 
Il ne coûte que 50$ ! 
Le site : gpsnavx.com

 

Mais alors quel logiciel de cartographie choisir ?

Les questions à se poser

Nous avons vu que l'offre est maintenant très vaste en cartographie numérique. Le choix est compexe, il faut se poser quelques questions avant l'achat.

  • Fixer son budget limite, incluant le panier de cartes pour les zones de navigation.
  • Choisir un format ouvert donnant un choix de fournisseurs de cartes et la comptabilité vectorielle.
  • Couplage radar cartographie. C'est une solution luxueuse qui permet de combinerr image radar et carte avec position temps réel. Si, en plus, un bus permet de disposer d'un poste à la barre et d'un autre à la table à carte, c'est parfait, mais cher…
  • La superposition des vecteurs marée est très utile hors Méditerranée.
  • L'intégration de formats météo GRIB est intéressante en course hauturière pour étudier finement des stratégies, mais une situation météo sur carte indépendante est largement suffisante pour le plaisancier.

 

Déterminer les fonctions utiles et les gadgets.

Le couplage au pilote automatique par exemple est idiot et dangereux en cas de plantage.

Beaucoup de produits s'encombrent de fonctions qui ne serviront jamais et qui n'ont aucun rapport avec la fonction initiale d'outil de navigation.

Les fonctions de base sont présentes dans tous les produits, mais les ergonomies sont très variables et il faut trouver celui qui convient à chacun. Tous les détails de fonctionnement et "l'exploitabilité réelle en conditions " n'apparaissent qu'à l'usage.

Les conditions difficiles

J'ai utilisé ces logiciels sur de nombreux parcours, parfois en conditions difficiles qui ne permettent pas un séjour à la table à carte, il faut récupérer une information très vite, l'esprit n'est pas clair, le mal de mer est proche, l'opération doit se réaliser à coup sur avec un nombre minimal de clicks. 
Je n'en maîtrise vraiment aucun, y compris Ozi que j'ai pourtant beaucoup utilisé. Dans des moments délicats, j'ai parfois passé trop de temps pour tenter d'obtenir le résultat désiré sur un PC, alors qu’il était instantané sur le traceur intégré. Évidement les pieds au chaud dans les pantoufles devant son bureau à la maison ces incidents ne se produisent jamais.

La nuit où en catamaran vous rentrerez à plus de 20 noeuds dans un chenal mal pavé, pendant un grain supprimant toute visibilité, bien fatigué par une navigation pénible, en passant sur un pilote instable quelques instants pour aller chercher un indice sur la carte, vous prendrez parfaitement conscience de la nécessité d'une ergonomie sans défaut pour ce type de produit. Dans ces moments, il n'est pas possible de chercher un autre CD, de le changer, de le faire valider en ouvrant une série de boîtes de dialogues confuses comme cela existe dans certains logiciels, et de terminer par un plantage général et reboot.
Toutes les cartes de la zone de navigation du moment doivent être copiées être sur le disque dur, avec gestion automatique des frontières et des menus simples et intuitifs sans se noyer dans des centaines de commandes inutiles.

Après l’errance des années 90, débuts de la cartographie numérique, les produits sont maintenant mâtures mais il y en a tant que le choix est très complexe. Il faudra surtout réfléchir sur le panier de cartes disponible pour sa zone, comparer prix et, qualité, mises à jours avant de se focaliser sur un produit.

Le marché des outils de cartographie est très ouvert, du gratuit au très cher, du très simple qui vous positionne simplement sur la carte au très subtil avec météo, routage, options de régate...
Il vous faudra choisir celui qui correspond à vos besoins réels, à votre programme et capacités et au budget total que vous voulez engager, cartes comprises.
Le plaisancier qui sort dix dimanches dans l’année et fait sa croisière annuelle d’une semaine aux îles voisines, n’a pas les mêmes besoins ni le budget que celui qui prépare une course transocéanique. Il y aura un produit différent pour chacun.

La cartographie terrestre (Bonus)

Ce n’est pas le propos de cette page, mais il faut l’évoquer en quelques mots.
Le choix est très vaste en cartographie routière avec GPS intégré au traceur, ou avec pocket PC et GPS séparé.

Pour la cartographie détaillée, il existe une source incontournable avec les cartes d’état-major IGN très détaillées. C’est l'excellente série verte au vingt cinq millième, bien connue sur tirage papier. Elle est assez détaillée pour permettre d’identifier sa maison. Tout le territoire est couvert en deux CD par département. Bayo diffuse la collection des CD CartoExplorer.
Le format est propriétaire, Bayo en est très jaloux et poursuit ceux qui diffusent des convertisseurs pour exploiter ces cartes IGN sur d’autres produits. Ne me demandez donc pas de vous fournir la moulinette en question…

 

Liens cartographie numérique

Les cartes numérisées

Cartes électroniques de navigation par le SHOM : shom.fr
IGN, Institut Géographique National, les indispensables cartes terrestres : ign.fr
Bayo importateur Garmin, cartes IGN : bayo.com
Alimentations 12 V vers 15 à 20 V pour les portables, convertisseurs USB-VGA, cartes Maptech : nauticom.fr

Les cartes US du NOAA, elles couvrent le monde. Il y a deux diffuseurs concurrents, il faut explorer ces sites, ils sont riches mais assez confus, il est parfois difficile de mettre la main sur le bon cd pour nos régions :softcharts.com  et   marinecharts.com

Cartographie Canada : canadianmaps.ca

 

Quelques autres logiciels à suivre

Les projets open source évoluent vite et sont souvent au niveau des meilleurs commerciaux.

Open CPN dont une petite présentation en français est sur : plaisance-pratique.com
Le site du projet sourceforge : sourceforge.net/projects/opencpn

Capcode : Un opensource très intéressant : sourceforge.net/projects/capcode
Tourne sous windows ou linux en mode nomade (sans installation).
Incorpore une configuration automatique des entrées séries (détection des liaisons séries, USB, ou bluetooth), affiche les cartes raster du NOAA, affiche sur la carte de navigation les fichiers grib (pour l'instant vent à 10m et isobares),...
En préparation, vectoriel S57 et routage, à suivre !

Flex GPS, freeware d'exploitation de cartes : flexgps

 

Logiciels de cartographie, numérisation, vectorisation, étalonnage de cartes

Ocad for cartography : ocad.com
Un bon produit pour Garmin et Magellan : gartrip.de
Voir aussi : gpss.co.uk
Macintosh : gpsy.com
Produit très particulier pour spéléologues : karto.free.fr

Olex et Nautilus 3D, logiciels spécialisés d'aide à la navigation avec bathymétrie sous Linux : justmagic.com

Fort curieusement, les excellentes cartes des zones américaines sont téléchargeables librement au nouveau format S57 qui remplacera les bmp. Cette diffusion gratuite, qui rentre en concurrence avec celle payante des sites commerciaux, est assez incompréhensible, sauf si le but est de promouvoir cet excellent nouveau format : nauticalcharts.noaa.gov

Pensez aussi à chercher APRS (Automatic Packet/Position Reporting System), le mode radio amateur de positionnement de mobiles sur une carte.

 

Bons links

Le point sur les logiciels chez Peter Bennet : indisponible, plus de lien ?
Récapitulatif sur les logiciels de nav et les systèmes de cartes : gps-practice-and-fun.com/marine-charts

Le format vectoriel S57

Spécification techniques du SHOM en pdf : shom.fr/fr_page/fr_prod_num/pdf/s57_tcifms

Les liens GPS sont complémentaires aux liens cartographie : GPS, interface NMEA 183 vers port série RS-232

PC à bord

Publié dans Dossiers lundi, 17 novembre 2014 00:00 0

Document original publié par C. Couderc sur www.voilelec.com

Introduction

La généralisation des cartes numérisées et les progrès de l'électronique du bord amènent à se poser la question de l'utilité d'un PC à bord pour la croisière. En course océanique le problème est tranché depuis longtemps, si les PC tombent en panne, l'équipage abandonne le navire : Quelle horreur, il y encore des canots de survie sans PC, vite, les fusées, heureusement que la balise Argos a eu le temps d'envoyer un "Mayday " en voyant l'écran bleu... L'utilité est plus discutable sur un petit bateau.

Nous allons décomposer ce problème angoissant en trois chapitres :

  • A quoi peut bien servir un PC à bord ?
  • Comment résoudre les problèmes posés par l'installation ?
  • Les inconvénients du PC.

Des annexes détailleront les détails pratiques.

A quoi peut servir un PC à bord ?

En premier usage, exploiter la cartographie électronique et le GPS (voir le chapitre dédié). Cela permet d'avoir une collection considérable de cartes qu'il serait impossible d'avoir sur papier. Les programmes actuels sont très élaborés, ils intègrent météo et polaires et permettent le routage. 

Voir le chapitre cartographie électronique

Décoder (avec un bon récepteur et une interface) toutes les cartes et et les bulletins météorologiques émis en décamétrique. Le problème est que ces émissions disparaissent peu à peu voir le chapitre réception météo

Décoder (idem) le Navtex voir le chapitre Navtex 

Se connecter à l’Internet en escale. 
De plus en plus de ports s’équipent et offrent une couverture Wi-Fi autour de la capitainerie. Il est plus agréable de se connecter de sa table à cartes que d’un cybercafé. Hors couverture Wi-Fi , la connexion se fera par le réseau GSM. Une liaison Internet, lente en décamétrique ou rapide par satellite sera utilisée en navigation.
L'évolution est très rapide, voir le chapitre Internet mobile

Récupérer, regarder, et trier les photos de votre photoscope : Voir le chapitre photo numérique

Beaucoup d'autres fonctions sont réalisables avec un peu de matériel et de logiciel annexes, entre autres visualiser dans des fenêtres configurables toute l'instrumentation NMEA.
Voir le chapitre Interface GPS NMEA

Pour les drogués, continuer à travailler à bord, laisser jouer les enfants, jouer au solitaire (c'est interdit en équipage)…

 

Problèmes d'installation

Comment résoudre les problèmes induits par l'installation ? Si vous n'utilisez le PC qu'au mouillage, aucun problème, il suffit de le ranger après usage, bien calé dans un équipet sec. 

Si vous l'utilisez en navigation, c'est un vrai problème par gros temps. Il sera très difficile de le protéger à la table à carte, des coups par un équipier déséquilibré et de l'eau de mer dégoulinant des manches du ciré (j'ai testé, il n'a pas aimé !). Il existe pourtant une très bonne solution :
Il faut cacher le PC (fermé si c'est un portable dans un endroit sec), protégé et aéré voir ventilé

 

Il reste à installer un superbe moniteur LCD très mince. 
Ces excellents moniteurs sont parfaits à la table à carte, les modèles les plus récents consomment moins ont un meilleur contraste que les anciens. La chute de prix est vertigineuse alors que tout le reste de l'équipement non électronique est de plus en plus onéreux.

Attention au bilan énergétique, le rétroéclairage est très énergivore ! Les bons modèles récents peuvent descendre à une consommation approximative de  30 VA en marche et 3 VA en sommeil. Les courants varient énormément suivant les modèles, il faudra les tester au moment de l'achat. Coupez toutes les alimentations hors utilisation des équipements PC. 
N’hésitez pas à prendre un energiemètre dans la poche et demandez au vendeur un test en magasin Lien onsommations

Certains très bons modèles passent en économie maximale en détectant par capteur infrarouge l'absence de l'opérateur devant l'écran qui s'éteint.
Comble du luxe, sur les gros bateaux, un moniteur supplémentaire, ou mieux une tablette, sera renvoyé au barreur avec un cache pour être visible au soleil.

  Ecran LCD supplémentaire

.Pour le clavier, c'est simple, il faut visser un clavier et un trackball supplémentaires sur une planchette qui s'escamote sous la table à cartes par des glissières de tiroirs, si la place l'autorise. Les prix de ces matériels sont très bas, il est possible d'avoir des rechanges à bord. Il existe même des claviers étanches en moulage caoutchouc. Le trackpad s'impose, la souris est totalement incompatible avec la gîte. Un combiné clavier + trackpad économise un câble, mais pour la facilité de la maintenance, il est préférable de séparer les deux éléments. Il faut choisir une grosse boulle, beaucoup plus facile à manipuler en conditions hostiles que les billes ridicules.

L'autonomie d'un portable sur batterie est faible, deux heures quand elle est neuve, la moitié au bout d'un an, quelques minutes au bout de quelques années. Il faut donc prévoir une bonne alimentation. Le dernier chapitre traitera ce point.

Matériel spécifique : Il existe du matériel durci, résistant aux conditions difficiles, mais il est beaucoup plus cher.

 

Solution n'utilisant pas d'écran supplémentaire

Afin d'éviter l'encombrement et le câblage d'un moniteur externe, il reste la solution d'utiliser le matériel d'origine. L'inconvénient est de réduire sensiblement la surface disponible dans la table pour ranger les ouvrages et cartes papier.
Démonter le dessus actuel de la table à cartes et le conserver comme modèle pour le nouveau et pour la revente.
Poser le PC ouvert dans le fond de la table, dans le coin le plus abrité.
Préparer une tablette ajourée pour le surélever, le caler et assurer l'aération. Le clavier sera à ras de la planche du nouveau plateau.
Faire la maquette en carton du nouveau plateau pour repérer les découpes et positionner la nouvelle charnière. En principe, la charnière devra être déplacée pour laisser une partie mobile plus réduite que d'origine. Il faut dégager la trappe du CD.
Réaliser le nouveau plateau en assurant un maximum d'aération par des ouvertures et grilles. L'ouverture sous le PC, dans le fond de la table à cartes ne devra pas pouvoir être obstruée par les documents.
Protéger l'écran des chocs et de la lumière parasite par panneaux latéraux et une visière. Un filtre de protection sera ajouté sur ces panneaux pour le réduire les reflets parasites et éviter les projections d'eau.
Comme précédemment, clavier et trackballs sont sur tiroir coulissant.

  PC dans table

 

Les inconvénients du PC

 

C'est une drogue ! Cela est le vrai danger… Vous finirez aussi à passer trop longtemps devant votre écran sous pilote automatique et oublier dangereusement la veille. La page cartographie évoque les excellents outils de navigation et de routage, intégrant la météo, les polaires, les courants…

Hors navigation solitaire, l'équipage familial va bouder si vous ne décollez pas du clavier, vous ne profiterez plus de ces moments de détente pour lire un bon livre, et il est difficile de faire la rupture avec les problèmes du travail.

Les méthodes classiques de navigation ne doivent jamais être oubliées, carte papier, crayon, gomme et règle Cras, estime, veille et sens marin. Les gadgets électroniques sont très amusants mais une panne totale, qui se produira à coup sûr ne doit pas générer la panique, tir des fusées abandon du navire et attente des secours dans la survie…

La consommation n'est pas négligeable, pensez à bien gérer votre énergie. Le matériel est onéreux, fragile et se périme très vite.

Critères de sélection

Critères de sélection du PC adapté à l'utilisation sur un voilier. 

Il faudra choisir le PC portable suivant divers critères. En 2009, un bon portable de gamme moyenne se trouve à moins de 1000 euros, un haut de gamme le double.

Consommation minimale

C'est un critère majeur pour l’utilisation en cartographie, car le PC reste allumé en permanence en navigation

Beaucoup de ram

Condition simple, prendre d'origine le maximum de RAM (difficile sinon impossible d'augmenter ensuite).
Pour exploiter les lourds programmes, sous Windows XP, 512 Mo sont un minimum, sous Windows 7, 4 Go sont utilisés pour faire sensiblement la même chose. attention à la version de 7 une 32 bits ne gérera jamais plus de 3Go. Pour un PC dans tout les cas n'hésitez jamais à passer à 8 voir 16 Go.

USB

Trois ports USB sont indispensables pour la liaison aux multiples périphériques. Ils seront complétés par un petit hub ensuite. La souris en prend déjà un.

Port série

Le port série sur DB9 a disparu en 2004, comme le port parallèle, mais quantité de matériels l'utiliseront encore longtemps (NMEA du GPS , modems pour BLU , etc.). 
Voir la page USB  pour les possibilités de reconstituer les anciens ports.

Le choix du système

peu importe ce choix du moment qu'il vous convient. Windows offre certe plus de possibilité au niveau logiciel mais un Mac ou un Linux peut être utilisé en effectuant un peu de recherche.

Lecteur graveur de CD/DVD

Il est maintenant standard, la vitesse importe peu. le Blue Ray plus fragile est à éviter à la table à cartes.
Il est bien préférable d’utiliser un boîtier externe relié en USB2 ou 3 qui recevra un lecteur graveur ordinaire, ce qui simplifie grandement le SAV au bout du monde.

La tendance sera à sa disparition au profit de dispositif à mémoire externe tel que les clés USB et autre Carte Flash.

Clavier externe et pointeur

Pour le clavier il existe quantité de claviers moulés et étanche. Pour le pointeur, le track pad semble la meilleures solution car complètement étanche et ne présentant aucune partie mécanique susceptible de se bloquer avec l'air salin

Beaucoup d'autres critères interviennent dans la sélection.

Tous les PC ne sont pas égaux, certains ont un mauvais rendement énergétique et chauffent trop en charge. Cela montre que la batterie est mal gérée et sa durée de vie sera brève. Il faudra alors n'alimenter que le temps strictement nécessaire (avec temporisateur et au moins un capteur thermique sous le PC) et couper quand la batterie chauffe. Vous ne pourrez pas le savoir au moment de l'achat, surprise !

Fonctionner presque fermé : Il devrait fonctionner capot fermé, pour le ranger dans la table à carte par mauvais temps, en désactivant l'écran LCD pour se brancher éventuellement sur un écran externe, cette condition est rare en bas de gamme. En mode fermé, vérifiez qu'il ne surchauffe pas comme c'est souvent le cas, dans ce cas, l'activation des ventilateurs augemente fortement sa consomation.

Disque dur: Ne vous posez pas la question, choisissez la technologie SSD. Il faut en choisir un de qualité bien sur, ce que vous dépenserez là sera une économie piour le future. Ces disque dur sont plus rapides, consomment moins et surtout résisterons beaucoup plus au mouvement du bateau.

Carte Vidéo : Les performances sont importante si pensez faire du montage vidéo, et bien sure si vos enfant veulent utiliser l'ordi pour jouer. dans e cas, il faudra toujours la meilleures carte pour votre budget avec mémoire dédiée bien sure. Si vous envisagez seulement de lire des cartes, faire de l'internet, du traittement de texte, ... une carte de base suffira.

Sortie son : Importante en fonction de la qualité du son exigé pour écouter votre musique et regardeer vos vidéo, certaine carte permetter de transformer votre ordinateur en vritable Home Cinéma. L'entrée compatible Sound Blaster permet de décoder directement les signaux météo de la BLU sans aucune interface...

L'imprimante est un problème à bord à cause de l'approvisionnement en consommables (encre) dans les coins perdus. En réception météo, il est agréable de sortir sa carte sur papier. Le problème est qu’il n’existe plus maintenant que des imprimantes photo couleur alors que le besoin est d’une petite monochrome simple. On peut aisément la remplacer par une tablette qui permettra d'emporter le document sans ancre et sans papier.

  PC portable

 

Remarque sur Windows : Ce n'est pas spécifique au bateau, mais Windows gaspille beaucoup la mémoire et chaque ouverture et fermeture d'un programme diminue le niveau de ressources, le "garbage collector " ne marche pas comme chez Linux, la mémoire se "mite ". Il faut rebooter sous Windows le plus souvent possible, mais heureusement il plante souvent ce qui simplifie le problème.

Configuration des modes d'économie d'énergie. Le réglage des modes d'économie d'énergie sera le plus agressif possible, le gain en énergie est très sensible.

 

Choix du matériel: PC, MAC, Tablette, portable, Mini, ...

Dans toute cette page, je parle principalement des portables. Mais ce n'est pas la seule solution. Sur un gros bateau, il est possible d'aménager un équipet sous la table à cartes qui recevra un PC de bureau classique. Cette solution fixe a divers avantages :
La maintenance est beaucoup plus facile car un portable est généralement impossible à dépanner en croisière alors que les pièces détachées d'un PC classique se trouvent dans le monde entier.
Ce matériel classique est moins cher, avec un petit moniteur LCD, un bel ensemble se retrouve au prix d'un portable moyen.
Il n'y a pas de batterie qui ne se dégradera pas très vite.

Mais elle a aussi des inconvénients :
Matériel plus encombrant. Il faudra bien ventiler l'équipet en branchant la sortie du ventilateur de l'alimentation sur une gaine débouchant dans le carré, l'air étant aspiré par une grille à la base.
Consommation importante, il faut tirer au moins 150 VA sur le convertisseur 12/220 soit une quinzaine d'ampères. Pour fixer les idées, un réfrigérateur ou les feux de navigation consomment en moyenne 3 A...

La voracité des PC fixes

La consommation des PC fixes est très variable, suivant les matériels. Il faut mesurer la consommation moyenne réelle de sa configuration particulière pour avoir une idée. 
Pour les débutants : Réaliser un petit bricolage en branchant en série, une prise mâle et deux femelles. La mâle sera branchée au secteur, une femelle à un bloc de prises (pc, moniteur, blocs d'alimentation), la deuxième femelle à un contrôleur universel, calibre intensité 5 A alternatif, de préférence à aiguille pour intégrer les pics de courant. 
Les règles sont simples, toutes choses étant égales par ailleurs, en simplifiant :

  • Plus le matériel est récent, moins il consomme. Le rendement s'améliore, la tension de service diminue avec des gravures plus fines, les modes d'économies d'énergie par mise en sommeil et le ralentissement de l'horloge sont plus agressifs...
  • Mais plus il est récent, plus il va vite. (depuis 2007, la vitesse d'horloge n'augmente plus, mais les multi cores sont un peu plus performants)
  • Mais plus il va vite, plus il consomme.
  • Plus le système d’exploitation est récent (Windows 8), plus il consomme des ressources système et de l'énergie, mais l'affichage est meilleur, il est plus rapide, a un disque plus gros...

Le courant variera beaucoup, au maximum pendant le boot, moins du quart quand il passe en sommeil, disque et lecteur de cd arrêtés avec écran noir.
Rappel des ordres de grandeur : Si le PC simple consomme un peu plus d'un ampère sous 220 V, la petite alimentation classique 250 VA pourra se contenter d'un convertisseur 250 W qui sera en limite de puissance pendant le boot mais qui refroidira ensuite en fonctionnement normal. Avec un bon rendement (80%) le convertisseur consommera en moyenne 250 W soit 20 ampères sous 12 volts. C'est énorme, une batterie de 75 A*h chargée à bloc ne tiendra pas quatre heures à ce courant en tenant compte des creux de consommation.
Vous comprendrez l'intérêt des modes d'économie agressifs. Il peut être utile de prendre un CPU récent et de " l'under-clocker " en réduisant sa fréquence, mais un portable équivalent consommera toujours beaucoup moins.
Les modèles récents savent très bien gérer l’énergie, et en réglant la configuration sur « économie de batterie », la vitesse du CPU s’adapte automatiquement, le ralentissement de l’horloge en phase de faible sollicitation diminue considérablement la consommation.

Le choix des mini PC

De petites cartes PC comportent maintenant tous les composants et périphériques d'un PC classique. Toutes les combinaisons de puissance et de consommation existent. En utilisant un CPU de performances moyennes, cela donne un très petit PC, silencieux, à faible consommation, économique, qui s'avère parfait pour notre utilisation à bord. Il suffit d'ajouter les disque, moniteur lcd, clavier, souris...
Cette petite boîte discrète, boulonnée dans un coin perdu, n'attire pas l'œil des voleurs qui ne partiront qu'avec le PC portable facile à négocier.
Pour la maison, ce format est aussi idéal en serveur de réseau ADSL et en client peer to peer tournant 24h sur 24 sous Linux. L'offre est abondante en très bons produits qui s'avèrent nettement moins chers qu'un portable.
Les petites cartes cachées ont un autre avantage sur les PC portables qui seront détruits s’ils prennent malencontreusement une giclée d’eau de mer, ou s'ils s'éclatent lors d'un coup de gite. Si le clavier ou la souris sont dégradés, la dépense sera minime pour remettre le matériel en état.

Les formats mini PC (barebone) sont de bons choix possibles pour le bourlingueur.

Les EEPC sont très utiles pour aller lire son mail dans une zone Wi-Fi à l'escale et pour diverses applications à bord, mais leur petit écran n'est pas compatible avec les utilisations de PC principal à la table à carte. Ils sont complémentaires, leur faible consommation les rend indispensables en complément du portable de navigation.

 

Les nouveaux critères de choix

 

Après une étude soignée, la solution de deux PC portables, les derniers encore disponibles avec un port série avait été choisie pour équiper Itzamma. 
Attention, il n’existe plus maintenant sur le marché de PC portables avec port série (voir la page USB > Série) , ni d’imprimante jet d’encre monochrome très légère, pourtant si pratique et économique, il n’y a que des couleurs plus encombrantes.
Un des PC est dédié à la navigation, cartographie, météo, courriel. Le deuxième sert pour les multiples autres activités du bord, le développement, la gestion, la rédaction de documents et même pour les jeux des petits et des grands. 
En cas de panne l’autre portable peut remplir les deux fonctions. Cela a parfaitement fonctionné pendant deux saisons, mais s’est arrêté très brutalement. 
Aux Antilles l’insécurité est de plus en plus élevée, tous les bateaux sont cambriolés en moyenne une fois par an. Tous les copains et navigateurs de rencontre en sont régulièrement victimes, soit par visite armée nocturne avec des conséquences parfois dramatiques pour l’équipage, soit le temps de prendre l’apéritif sur un bateau ami mouillé à 100 mètres par des nageurs qui montent à bord, cassent un hublot avec un levier et repartent en poussant les coussins du carré comme flotteurs avec leur butin. Tous les mouillages des Antilles sont touchés, Français ou Anglais et les voleurs et le matériel ne sont jamais retrouvés. Il y a des cambriolages en permanence et aucun des moyens de prévention connus ne semble efficace. Les hublots et portes de nos bateaux ne résistent pas une dizaine de secondes quand un visiteur à décidé de rentrer sans invitation. 
Suite à la dernière classique effraction, le bateau a été délesté de ses PC, blu, argent et bien d’autres choses. La visite précédente n’avait concerné que le moteur hors bord, parti alors que l’annexe était remontée, moteur cadenassé et huit personnes à bord dormant tranquillement. 
Partant du principe que statistiquement la même chose se reproduira dans l’année suivante, le remplacement du matériel demande un palier de réflexion supplémentaire en accordant moins d’importance au côté technique et en privilégiant le côté sécurité. 
Il semble donc plus rationnel d’abandonner l’idée du portable si facilement volé et de choisir à la place un mini PC comme évoqué au dessus.

Le mini PC est boulonné dans un équipet ce qui rend le vol beaucoup plus compliqué car les voleurs ne s’éternisent pas à bord. En quelques minutes, toutes les caches sont visitées et le butin léger et facile à négocier est évacué.

 

La tablette Wi-Fi

Aujourd’hui, les liaisons Wi-Fi sont très répandues et économiques.
L’idée simple et évidente est d’utiliser à la barre une tablette électronique, constituée par une tablette en liaison Wi-Fi avec le PC dans la cabine qui contient la cartographie, les interfaces NMEA vers le GPS et les instruments. C’est un vrai régal de disposer à la barre, sans fil à la patte, de toute la puissance de l’électronique du bord. Cela marche très bien, mais présente un énorme défaut.
Nous n’avons pas à ce jour d’ardoise blindée disponible (à coût acceptable), qui puisse se ranger mouillée dans la poche du ciré, tomber au virement de bord sans éclater, bref survivre à une petite navigation tranquille. Le matériel actuel est cher et extrêmement fragile, un tel bijou ne peut prendre l’air dans le cockpit que dans un moment de grand calme, hors toute manœuvre, en gros il est donc inutilisable.
Nous attendrons donc que sorte pour un prix acceptable une ardoise Wi-Fi marinisée qui aura un gros succès sur nos bateaux. Il n'existe pas encore de EEPC marinisés à coût acceptable. Une tablette Windows 8 marinisée serait idéale car elle permettrait d'exploiter les logiciels de cartographie du bord, mais il n'y a encore rien d'exploitable. Un Ipad ne sait pas s'interfacer avec les matériels du bord (radar, carto, instruments, moteur,...).

Une tablette présente bien des agréments mais n'est pas assez robuste pour le bord. La durée de vie d'un Ipad en navigation sera très courte sur un petit bateau. Sur un plus de 50 pieds avec roof protégé, c'est très intéressant.

 

Internet à bord

La 3G/4G s'est développée à grande vitesse, elle est utilisable en côtière et permet maintenant d'accéder à l'Internet.
Une page développe ces modes de communication : Internet mobile

L'alimentation du PC

 

Enlever la batterie

La batterie du portable se dégrade très vite, en particulier si elle est utilisée en tampon avec une alimentation permanente. Pour le PC du bord, chargez la batterie à bloc et enlevez-la, elle ne sera remise en place que pour une utilisation en vrai portable. Les matériels modernes marchent sans batterie, sur l’alimentation seule, l'horloge est sauvegardée.

Le fait d'enlever la batterie n'est pas innocent et sans conséquences. Elle n'assure plus alors son rôle de tampon et en cas de fluctuation de l'alimentation (pieds qui se prennent dans les fils, microcoupures secteur,...).
Sur des portables, surtout d'entrée de gamme, il y a une différence notable de rendu d'affichage des photos, suivant que la batterie et la charge sont présentes ou non car la régulation est insuffisante.
Quand on doit retoucher des photos, il vaut mieux garder batterie et charge.

Le seul avantage de travailler sans batterie est qu'elle se dégradera beaucoup moins vite et aura une plus grande capacité quand on en aura besoin.

Certains textes indiquent qu'il faut mieux conserver la batterie déchargée pour le stockage prolongé. Cette erreur provient d'une confusion.
Les batteries Li-on et NiMh se conservent déchargées quand elles n'ont pas encore été mises en service, en sortie de production. Pour faire simple, cette léthargie permet de ne pas démarrer les processus chimiques qui seront activés lors des premières utilisations.

Une fois la batterie cyclée, il est préférable de la conserver chargée, car elle va se décharger inexorablement et si on la laisse trop longtemps sans la recharger elle ne sera plus récupérable.
Si l'on choisit d'utiliser son PC portable sans batterie, il faudra penser à la replacer pour la charger à fond au moins tous les deux mois et elle se conservera longtemps.

La régulation de charge dépend de la gamme du portable. Elle est très médiocre en entrée de gamme, les batteries sont en surcharge en cas de branchement secteur prolongé, elles chauffent et se dégradent. 
Pour vérifier simplement la régulation, éteignez le portable, laissez le branché longtemps puis vérifiez la température de la batterie (si possible au thermomètre à visée). Si la température est supérieure de plus de un degré à celle de la pièce, la surcharge est avérée.

 

Batterie de portable fatiguée

Quand la batterie a trop perdu en capacité et qu'il faut augmenter son autonomie en déplacement hors liaison électrique, il n'y a qu'une solution, utiliser un petit convertisseur 12 VDC vers 19.5 VDC (une trentaine d'Euros pour  45 W avec une série d'adaptateurs). Reste alors à se brancher sur un allume cigare de voiture ou sur une petite batterie transportée dans une sacoche.
N'oubliez pas que pour fournir 45 W, avec un rendement de 75%, il faudra 45 / 0.75 = 60 W d'alimentation soit 5 A sous 12 V, ce qui est beaucoup pour une petite batterie.

 

Alimentation 19.5 V

Les tension des blocs secteurs s'harmonisent à 19.5v (peu critique entre 18 et 21), avec 19.5 volts 3 ampères en pointe, et 1 à 2 A en moyenne. Les nouveaux PC gèrent de mieux en mieux l'énergie, cette consommation de quelques dizaines de watts est remarquablement faible, c'est moins du dixième d'un PC fixe !
De nouveaux cpu sont développés pour économiser l'énergie. Les EEPC sont encore plus économiques. Il faut suivre l'évolution rapide de ces matériels pour s'adapter au meilleur modèle du jour. 
Il existe diverses solutions pour alimenter le PC :

 

Solution simple, le convertisseur 220 volts

Le plus simple (mais pas le plus efficace) est d'utiliser un convertisseur 12 DC vers 220 AC du commerce (DC to AC converter or inverter), c'est simple et économique. Il permet aussi de charger tous les gadgets alimentés par des petits transformateurs et d'utiliser son rasoir habituel et le bloc secteur toujours fourni d'origine.

Une page est dédiée aux convertisseurs basse tension vers 220 V alternatif

En termes de rendement, une alimentation directe 12V dc > 19 V dc sera plus performante que la double conversion.

 Convertisseur

 

Solution à meilleur rendement, l'élévateur 12 >19.5 V

Supposons que nous ayons mesuré un maximum ( batterie vide, disque actif...) de 19 volts 3 ampères.
Il existe des circuits spécialisés pour réalisent simplement une alimentation 19 V 60 W (5 A sur le 12 V) à partir de la tension batterie (comprise entre 11.5 V et 14.5 V en charge), avec un rendement supérieur à 80%.
C'est le meilleur choix possible par élimination des intermédiaires.

 

Cas particulier : alimentation sur bateau en 24 V

Pour alimenter un PC en 19.5 V quand on dispose d'une batterie 24 V, il est inutile de penser à un convertisseur de tension, un simple abaisseur suffit.
Le rendement sera de  19.5/24, soit mieux que 80% car les pertes sont faibles.
Le plus simple est donc d'utiliser un vulgaire régulateur linéaire, par exemple le LM 338, qui ne demande que quelques rares composants très courants pour réaliser parfaitement la fonction. Ce composant est vendu moins de 3 €. 
Vous trouverez d'innombrables documents sur ce sujet, la réalisation est à la portée de tous.
Ne confondez pas, si vous cherchez "régulateur 5A" sur Google, vous trouverez beaucoup de régulateurs pour panneaux solaires, ce qui n'est pas directement adaptable.
Attention à le dissipation thermique, le régulateur devra évacuer 5V * 5A = 25 W, il faudra donc un radiateur.
Il faudra ajouter un interrupteur et un voyant pour ne pas le laisser brancher inutilement, bien que la consommation à vide soit négligeable.

 

Principe des alimentations à découpage

Un aparté pour les technoïdes : Les esprits curieux ont remarqué que le montage de chargeur à découpage décrit en page énergie pouvait avoir d'autres utilisations. Rappel du principe :

Schéma de principe et de réalisation du découpage

Il est possible de remplacer la haute tension secteur redressée à l'entrée, par une autre, tension batterie ou piles. Cela est très utilisé et devient une pompe de charge, permettant d'obtenir n'importe qu'elle tension de sortie avec n'importe qu'elle tension d'entrée, avec un rendement en puissance proche de 90 %. Vous avez cela dans vos appareils modernes à piles. 
Si vous cherchez à obtenir une tension à peine supérieure à la tension de bord, par exemple un 19 V pour alimenter un PC portable, il est plus astucieux d'utiliser la tension de sortie en mode flottant, isolée du 12 volts du bord qui sera mise en série. Par exemple batterie de servitude vide à 11,5 volts, le module fournira une tension maximale de 19-11.5 = 7.5 volts, et avec batterie en charge 19-14.5 = 4.5 volts.
Cette approche a l'avantage d'avoir un rendement maximal, car la partie 12 volts aura évidemment un rendement de 100 %, les pertes n'intervenant que sur le tiers restant de la tension totale, donc réduites globalement d'un facteur trois.
Nous aurons donc 100 % de rendement sur les 2/3 de la tension environ et 88% de rendement sur le tiers restant environ. 
Le rendement final sera donc de (100% * 2/3) + (88% * 1/3) = 96 % 
Nous mesurons effectivement en pratique un extraordinaire rendement global de 95 % avec cette solution très élaborée.

 

L'étrange tension de 19.5 volts

La batterie interne est à basse tension. Les packs actuels sont en principe constitués de la mise en série de quatre triplets formés d’éléments 18650 de Li-ion 3.7 V, 2.2 Ah, soit une tension de 3.7*4 = 14.8V et 6.6 Ah. La tension d’alimentation du bloc chargeur est entre 19 et 20 V. La raison principale est qu'en alimentant à basse tension, par exemple 5 volts, le courant serait quatre fois plus élevé qu'en 20 V, entraînant un problème de qualité de connectique et de diamètre de fils (économie de cuivre). 
De plus les éléments Li-ion se chargent exclusivement à tension constante de 4.2 V. Le chargeur incorporé au bloc fournit exactement 4.2 V à chaque groupement de trois éléments, cela est beaucoup plus évolué que de charger bêtement en série, ce qui produirait une explosion si un des éléments venait à lâcher.
Donc pour 4 blocs, il faut 4*4.2 = 16.8 V, ce qui fait exactement 19.5 V avec les pertes des quatre régulateurs !
Toutes les tensions utiles sont recrées dans le PC, le 19 V est toujours rabaissé à la tension batterie en interne avec un très bon rendement.

Ces éléments  Li-ion18650 sont les meilleurs du moment, ils sont même utilisés assemblés par milliers (malgré leur coût élevé) pour alimenter les prototypes des voitures électriques les plus performants. Une de leurs caractéristiques remarquables est qu’ils peuvent être mis en parallèle, c’est la seule technologie qui le permette.

 

Passer par le 220 volts pour un PC fixe ?

Dans le choix du PC classique à bord, il pourrait sembler logique de vouloir recréer les basses tensions d'alimentation sans passer par le 220 volts alternatif de l'alimentation originale. 
Ce n'est pas une bonne idée pour diverses raisons.

L'alimentation d'origine du PC de quelques centaines de watts ainsi que le convertisseur 12 V DC vers 220 V AC ont un rendement acceptable en charge.
L'alimentation de base est très élaborée, elle gère bien les temps critiques de montées et descentes des tensions et ne tombe en panne que rarement, sauf si le ventilateur se bloque. 
Le risque est grand à bord avec des charges selfiques comme le démarreur ou le guindeau qui polluent énormément le 12 V, d'utiliser une alimentation médiocre bricolée hâtivement.
Les alimentations commerciales PC en 12 V existent mais sont chères.
Le bateau à quai, il vaut mieux rester sur le convertisseur batteries que d'alimenter directement sur le secteur. Le chargeur est en tampon sur les batteries, cela a l'avantage d'éviter de planter le PC quand un farceur vous débranchera la prise.
En résumé, ne bricolez jamais une alimentation de PC si vous n'êtes pas un vrai spécialiste, c'est beaucoup plus complexe et risqué que ne le pense le débutant.

L'alimentation classique 220 V plus le convertisseur 12/220 sera le couple classique qui posera le moins de problèmes.

Un PC fixe avec imprimante écran LCD demandera environ 300 VA.

Consommation d'un PC portable milieu de gamme : Un convertisseur 150 VA sera un bon compromis

Fonction
Courant en 220 V
Puissance
PC éteint, charge batterie
0.4 A
90 VA
En fonction
0.3 A
66 VA (max 150 VA)
En sommeil (batterie chargée)
0.15 A
33 VA

Consommation d'un PC portable (Sony, 2002) : Un convertiseur 100 VA sera préférable

Fonction
Courant en 220 V
Puissance
PC éteint, charge batterie
0.155 A
34 VA

En fonction disque arrêté

0.180 A
40 VA (max 80 VA)
En sommeil (batterie chargée)
0. 03 A
8 VA

Consommation d'un PC portable Celeron 1.4 GHz (Gericom, 2006) : Un convertiseur 75 VA sera préférable

La consommation à zéro signifie qu'elle est inférieure au 1 % de la consommation en exploitation normale, donc négligeable, une fois que la batterie est bien chargée.
Le tableau suivant résume les mesures dans tous les cas pratiques. Nous simplifierons en égalant les VA et les W, ce n'est pas absolument rigoureux car le cosinus phi nest inférieur à 1.

Fonction
Courant en 220 V
Puissance
PC éteint, charge batterie
0 A
0 VA
En fonction sur son bloc secteur 220 V, en moyenne
0.11 A
25 VA

et au maximum, disque sollicité en permanence.
en continue, sortie 19.5 V, 2.17 A = 42.3 W
Rendement du bloc secteur 42/54 = 78%

0.24 A
54 VA
En sommeil (batterie chargée)
0 A
VA

 

Calcul détaillé

Regardons maintenant, pour ce matériel, quel est le rendement d'un convertisseur commercial 12 V DC vers 220 V AC pour voir l'ensemble des pertes. Il s'agit d'un modèle soigné, pseudo sinusoïdal de 150 W
La consommation à la charge maximale du PC est de 4.55 A pour 13.5 V en entrée, soit une puissance absorbée de 4.55*13.5 = 61.5 W
La puissance restituée en 220 V étant de 54 VA, le rendement est très acceptable à 54/61.5 = 88 %
J'en testé beaucoup de modèles 12/220, celui ci est assez cher et de loin le meilleur, les modèles bas de gamme ont un rendement très inférieur.

Attention toutefois de ne jamais laisser le convertisseur branché sur le 12 V sans utiliser la sortie, le courant à vide est de 0.4 A, donc la puissance perdue à vide est de 0.4*13.5= soit plus de 5 watts. C'est une valeur très raisonnable pour un convertisseur de 150 W.

Regardons maintenant le bilan total pour cette installation, batterie 12 V > convertisseur 12 V DC / 220 V AC > Bloc d'origine PC, 220 V AC/19 V DC 
61.5 W consommé sur la batterie, 19.5 V*2.17 A = 42.3 W restitués sur le PC portable en forte charge. 
Rendement total de la chaîne : 42.3/61.5 = 69 %

C'est le meilleur rendement possible, de l'ordre de 2/3 avec cette méthode simple, à la condition de choisir le meilleur convertisseur 12/220 de puissance juste suffisante.
Les pertes à vides seraient plus importantes avec un convertisseur plus puissant sous utilisé.
Un modèle de même classe 75 W aurait eu un rendement légèrement supérieur de 70 %

Un modèle de 50 W pourrait être suffisant en pratique si la batterie du portable est encore bonne, il n'étalerait pas en puissance maximale > 50 W, mais récupérerait en usage normal lors de l'arrêt du disque. Par sécurité nous adopterons un 75 W haut de gamme, qui travaille à fréquence élevée en sortie pseudo sinusoïdale.

Un bas de gamme aura un mauvais rendement, la sortie ne sera pas pseudo sinusoïdale, mais présentera des paliers à fronts raides, ce qui se traduira entre autres par des parasites dans dans tous les appareils du bord, allant de ronflements dans les sorties audio jusqu'à de forts parasites sur toutes les réceptions radio.

Nous utilisons à bord un 75 W très haut de gamme pour le PC et tous les petits blocs chargeurs, un 150 W de moyenne gamme pour le petit électroménager et un médiocre 1500 W pour le four à micro ondes et la grosse perceuse. Le mauvais rendement du gros convertisseur est peu important, car il n'est utilisé que quelques minutes alors que le moteur tourne en fournissant facilement une centaine d'ampères.

Une page est dédiée aux convertisseurs basse tension vers 220 V alternatif

Elle détaille des problèmes d’installation et les spécificités de ces matériels.

 Convertisseur

 

Convertisseurs 12 > 19 V DC commerciaux

Il existe dans le commerce des convertisseurs 12 V > 19V, j'achète souvent les modèles disponibles pour les tester, mais le rendement n'est pas fameux, il tourne entre 70 et 80 %, les plus mauvais chauffant dangereusement à 2 A de sortie.

Convertisseurs basse tension vers basse tension

En résumé, lors de votre choix pensez à comparer ces deux solutions, pour un PC moyen :

Convertisseur commercial 12 V > 19V : Rendement 90 % . . . ou . . . 12 V > 220 V AC > alimentation d’origine : Rendement 69 % .

 

Testez votre installation

Il faudra mesurer la consommation de votre matériel (incluant l'écran supplémentaire, l'imprimante...) pour choisir la taille du convertisseur, juste supérieure à la puissance totale maximale.
Si vous utilisez des appareils de consommation très différente, par exemple un PC de 150 W et un four à micro ondes de 2000 VA, il faudra utiliser deux convertisseurs différents.
Les convertisseurs ont une consommation à vide proportionnelle au courant maximum, le rendement serait catastrophique en faisant travailler longtemps un convertisseur très en dessous de sa puissance nominale.
Il sera donc préférable d’avoir des matériels adaptés et évidemment ne jamais laisser brancher longtemps un convertisseur à vide qui consomme inutilement. Une coupure de la basse tension et le bon dimensionnement des câbles sont indispensables.

Convertisseurs basse tension vers 220 V alternatif

Certains portables bas de gamme ne rechargent quasiment pas la batterie quand ils sont allumés. Cette pratique mesquine permet l'économie d'une alimentation deux fois moins puissante. Sur ces matériels médiocres, il faudra donc toujours laisser brancher l'alimentation, PC éteint quelques heures après utilisation autonome.
Cela est facile à vérifier en utilisant un energiemètre ou un ampèremètre sur le circuit d’alimentation. Voir ici : Consommation des appareils éteints 
Utilisez votre portable hors charge et laissez le fonctionner jusqu’au message de batterie basse. Branchez-le alors, tout en le laissant allumé en contrôlant la consommation.
Sur un PC normal, dans les premières minutes l’alimentation sera à pleine puissance, puis décroîtra doucement.
Laissez allumé quelques heures, la puissance demandée va diminuer de moitié.
Coupez le PC en laissant branché. La consommation va décroître très vite et une dizaine de minutes après sera quasi nulle.
Sur un bas de gamme, PC allumé, la consommation sera toujours maximale, avec un bloc très chaud, et après arrêt, l’alimentation continuera à consommer pendant plusieurs dizaines de minutes.
Les bons matériels chargent en marche, il faut s'en assurer au moment de l'achat, mais l'information est très difficile à obtenir ! Le vendeur n'en sait évidement rien et ce n'est pas écrit dans la documentation. Il faut tester chez soi et changer immédiatement de modèle si le défaut est constaté.

Méthode de mesure du rendement

Il faut prendre des précautions pour mesurer le rendement d’un convertisseur 12 VDC > 220 VAC.
La complication est multiple :
- La tension de sortie d’un quasi sinus n’est pas du tout sinusoïdale et dépend fortement de la charge.
- La charge n’est pas une résistance pure, ce qui entraîne des déphasages courant tension.
- Avec le PC branché, la consommation est très variable.

Notre mesure ne sera donc qu’une approximation
Un ampèremètre, une pince ou un mesureur de consommation ne donneront pas de résultats significatifs sur une forme d’onde imprévisible en entrée d’une alimentation à découpage.
Par exemple si l’on cherche à mesurer le rendement de la chaîne d’alimentations : Convertisseur 12 V DC > 220V AC raccordé à une alimentation de portable 220 V AC 19 V DC.

Méthode acceptable de mesure
Estimer la puissance moyenne consommée par la charge, par exemple 4 A sous 19.5 V soit 78 W.
Remplacer le PC par une résistance chargeant à l’identique soit R=V/I, environ 5 ohms. La puissance dissipée sera P=VI =V2/R = 76 W (il faut une très grosse résistance !)
Dans ces conditions mesurer la consommation de l’alimentation branchée sur le nucléaire parfaitement sinusoïdal, par exemple 0.45 A sous 220 V soit 99 W (= rendement 77 %).
À puissance égale, le rendement trouvé sera meilleur avec résistance pure qu’avec le PC.
Brancher maintenant le convertisseur 12 >220 sur une alimentation de laboratoire de puissance, en raccordant la sortie 220 V sur l’alimentation chargée.
Régler la tension d’entrée pour retrouver en sortie exactement les 19.5 V avec une charge identique.
Supposons que nous trouvions une consommation de 10 A sous 13.2 V soit 132 W.
Le rendement du convertisseur sera donc de 99/132 soit 75 %.
Le rendement total de la chaîne est évidement ici de 76/132 = 57 %, égal aussi à 77 % * 75 %.

N'oubliez pas que les matériels chinois bas de gamme surmarquent largement les puissances. Un convertisseur estampillé 150 W ne devra pas dépasser 75 W en utilisation normale..

 

Les types d'alimentations de PC portables

 

Il existe plusieurs principes pour les alimentations secteur des pc portables

Alimentation passive à deux fils

C'est un simple bloc à découpage fournissant de 12 à 25 V et de 1 à 5 A suivant les modèles. La tension est fixe, le courant est limité pour protéger le PC d'un échauffement excessif. Toute la régulation de la charge batterie est effectuée par un circuit spécialisé indépendant à l’intérieur du PC, qui est actif, même PC éteint. Vous pouvez facilement remplacer par un autre bloc différent qui respecte les spécifications, par exemple un convertisseur depuis le 12 ou 24 V, ce n'est qu'une affaire de prise.

 

Alimentation exotique pilotée à trois fils

La régulation du courant de charge est faite un microcontrôleur dans le bloc, qui dialogue par un fil série, au travers d'une interface dans le PC commandée par des drivers dans le bios. Il y a aussi un autre microcontrôleur dans le bloc batterie. Le panneau de contrôle sous Windows vous montre le nom, type et numéro de la batterie, sa tension, son énergie…. 
Si une des liaisons est coupée, le système ne reconnaît plus la correspondance entre la batterie et le bloc de charge et se met en erreur. C'est le PC qui pilote la régulation dans le bloc d'alimentation.
Certains blocs ont deux sorties, une à basse tension et fort courant qui se substitue à la batterie, une autre à tension plus élevée et courant plus faible qui sert seulement pour la charge. C'est destiné aux portables travaillant longtemps, pour désactiver la batterie interne qui ne supporte jamais une charge permanente.

Il est évidement impossible de remplacer la batterie ou le bloc par un modèle qui ne serait pas d'origine, le constructeur verrouille ainsi la vente d'accessoires en interdisant les produits compatibles. Il vaut mieux éviter ces systèmes exotiques.

La photo vous montre un tel dispositif pour un Sony Vaio, coté batterie, il y en a un autre dans le bloc d'alimentation.

Cette carte très complexe comprend outre le contrôleur, une interface série rapide, des mémoires flash, ram, eeprom, des interfaces analogique-numériques, des commutateurs de puissance…

Batterie Vaio

 

Avantages et inconvénients du découpage

 

Les technologies du découpage sont aussi récentes que la disponibilité à faible coût des commutateurs silicium (mosfet) qui sont des interrupteurs très rapides à perte quasi nulle et inusables. Cela a permis de supprimer les transformateurs lourds et chers des alimentations classiques linéaires. Autre économie, les gros condensateurs de filtrage, les dissipateurs… 
Pour une capacité donnée, le passage aux technologies de découpage fait gagner un facteur énorme, de l’ordre de 10, sur le poids, la dissipation et le prix de production (sinon celui de vente). 
La fiabilité augmente car les composants ne chauffent pas et les gros condensateurs chimiques ne se dessèchent et n’explosent plus. 
La fréquence de découpage de l’ordre de la centaine de kHz permet une réaction très rapide aux pics de charge. 
Les alimentations linéaires finissent leur vie tout comme les tubes cathodiques, bientôt vous n’en verrez que dans les musées. Bref rien que du bonheur avec le découpage…

Il y a toutefois une ombre redoutable au tableau ! 
Les vieilles alimentations, grâce à l’énorme self du transformateur (entre autres), ne renvoyaient pas de parasites vers le secteur d’entrée, même avec une charge bruyante (au sens HF du terme), comme par exemple un moteur avec des charbons en mauvais état. 
Le découpage a un effet très pervers. La sinusoïde très lente du secteur à 50 Hz, est interrompue et rétablie des milliers de fois par cycle. La décomposition en série de Fourrier d’une impulsion montre une infinité d’harmoniques. Le spectre est d’autant plus riche que les impulsions sont rapides. 
L’alimentation se comporte comme une infinité d’émetteurs générant des parasites sur toutes les bandes radio. La pollution est considérable, il est très facile de s’en rendre compte en balayant les fréquences avec un récepteur radiophonique, à proximité de l’alimentation à découpage. Il y a des parasites partout. 
Les chargeurs de quai vendus chez nos shipchandlers sont souvent de réalisation très médiocre et sont de redoutables pollueurs en radiofréquence. 
Si à quai votre réception et vos capteurs électroniques sont bloqués, ne soyez pas angoissé, un voisin doit avoir branché son chargeur. Allez en bout de panne et coupez le disjoncteur pour goûter le silence.

Il n’y a aucune solution simple pour éliminer ces parasites, les filtres magiques sont peu efficaces a posteriori. Il faut éliminer le bruit à sa source lors de la conception en utilisant suivant les règles de l’art, les blindages, un design bien adapté aux hautes fréquences et des composants de qualité. 
C’est un art complexe hors de portée d’un bricoleur que peu de constructeurs maîtrisent, préférant confier l’étude à un stagiaire pour faire des économies à court terme, en partant du principe que le client basique est incompétent et ne verra pas la différence, seul compte le prix de vente.

Le client confronté à un matériel de qualité et un autre très médiocre optera souvent pour le second vendu 20 % moins cher alors que le rapport des prix de production entre les deux peut dépasser un facteur trois… 
De même que vous ne pourrez pas transformer un crincrin en Stradivarius en clouant quelques planches, un dispositif à découpage médiocre le restera toujours.

Utilisez pour résoudre ce problème la poubelle des métaux ferreux afin de protéger l’environnement en respectant le tri sélectif.

 

 

Conclusion

En avoir ou pas… That is the question… D'après les études les plus récentes, Christophe Colomb aurait découvert les Indes (enfin, presque...), sans avoir de PC portable à bord. Cela tendrait à prouver qu'un bateau pourrait naviguer sans quelques PC ! Ne vous précipitez pas sur un achat impulsionnel, si vous n'être pas motivé ou intellectuellement prêt, ce ne sera qu'un gadget inutile… Ne jetez surtout pas vos cartes papier.

Le meilleur modèle : Il y a maintenant beaucoup trop de choix pour pouvoir conseiller un modèle particulier, il en sort tous les jours !
Il faut être opportuniste et fouiner dans les innombrables offres du moment.

 

Les liens PC portables

Convertisseurs basse tension vers 220 V alternatif 
Convertisseurs basse tension vers basse tension 
Les liens convertisseurs, charge, batteries sont en page liens énergie
Consommation appareils éteints
Une page traite des ports USB et leur compatibilité approximative avec les ponts série

Je ne donne pas de liens vers les matériels, il y en a trop et les produits changent tous les jours. Les promotions ne sont décrites nulle part auparavant. Explorer les offres pendant quelques jours avant l'achat.

Le marché propose un très grand choix sur les petites cartes à faible consommation et dissipation, pour faire un bon PC exploitant les logiciels de navigation. 
Cherchez sous Google, "mini pc ".

Un schéma d'alimentation de PC en 220 V : pavouk.comp.cz/hw/Alim_PC_ATX_200W

Nauticom, distributeur de matériel électronique pour la plaisance : nauticom.fr

 

Les alimentations en basse tension pour PC sont rares : 12 volts PC supply (DC DC power) : liens Google

Les batteries

Publié dans Dossiers dimanche, 16 novembre 2014 00:00 0

Document original publié par C. Couderc sur www.voilelec.com

Capacité idéale des batteries

Le constructeur du moteur suggère une capacité de la batterie de démarrage correspondant à la puissance demandée par le démarreur.
C'est toujours un bon compromis, un moteur bien entretenu part au premier coup de démarreur, il y a surabondance afin de parer à un problème d'injecteurs désamorcés ou autre cas critique. 
Il n'est pas utile de mettre plus gros. À titre d'exemple, une batterie de 75 Ah sous 12 V convient parfaitement pour un moteur de 20 CV sur un voilier de 35 pieds. En quelques minutes de moteur, la batterie se sera rechargée avec l'alternateur de base.
Cette situation est parfaite s'il n'y a aucune consommation à bord moteur coupé, mais nos bateaux modernes disposent d'une collection d'équipements dévoreurs d'énergie. 
Il est bien évident alors qu'il n'est pas question de brancher tous ces accessoires sur la batterie basique, seulement prévue pour alimenter le démarreur.
Il y a toutefois une exception, le guindeau, pourtant énorme consommateur, qui peut être monté sans soucis sur cette batterie. La raison est très simple, le guindeau n'est utilisé qu'à l'appareillage et au mouillage, le moteur tournera encore quelques minutes après la fin de l'opération, donc la batterie se rechargera sans peine. Cela ne pose donc pas de problème.
Il ne faut tirer aucun autre consommateur sur cette batterie qui doit toujours être chargée à bloc quand elle est sollicitée.

Il faut donc ajouter des batteries servitude de capacité compatible avec les besoins du bord.
Notre goinfrerie en ampères fait que la capacité des batteries servitudes sera beaucoup plus grande que celle de la batterie moteur.
Le grand problème va être de charger ce parc ! Nous avons vu les solutions des répartiteurs à diodes, mais il est bien évident que le petit alternateur moteur d'origine ne peut pas étaler…
La meilleure solution est donc de garder l'alternateur d'origine comme prévu pour la batterie moteur et d'installer une poulie supplémentaire pour ajouter un gros alternateur de charge du parc servitude qui complètera les énergies douces, panneaux solaires et aérogénérateurs.
Il est peu utile de charger aussi la batterie moteur qui doit être toujours à bloc avec le montage d'origine. Les deux circuits indépendants sont la meilleure garantie possible de sécurité. Pour les cas exceptionnels, par exemple un claquage de la batterie moteur, un jeu de coupe-circuit à clefs permettra de démarrer sur les servitudes mais en désaccouplant la batterie moteur. Il n'est évidemment pas question de mettre en parallèle une batterie en bon état sur une en court-circuit, tourtes les batteries seraient vidées avec un risque d'incendie généra par les énormes courants de court-circuit.
N'oubliez jamais qu'une batterie peut lâcher à tout instant, les matériels actuels n'ont qu'une mtbf (mean time between failure = durée de vie moyenne) de quelques années seulement, il faut donc prendre très au sérieux le fait que votre batterie vous lâchera un jour au plus mauvais moment possible.

 

Notion de rendement

Une batterie reçoit de l’énergie pendant la charge, la stocke et le restitue à la demande. Par curiosité, il est intéressant d’avoir une idée du rendement, qui exprime le rapport de la quantité d’énergie restituée / reçue.
Dans les meilleures conditions de charge et de décharge, (longtemps et pas trop fort), une très bonne batterie neuve aura un rendement de 75 %.
Il baissera beaucoup dans de mauvaises conditions.

Attention, la capacité donnée par une batterie est la capacité maximale, mais l’énergie disponible avant dégradation et épuisement est beaucoup plus faible.
Il est raisonnable de recharger une batterie de servitude après avoir utilisé le quart de son potentiel, il faudra donc quadrupler la capacité calculée pour la consommation de ses appareils de bord entre deux charges. Il est bien évident que les énergies douces (vent et soleil) qui fourniront un appoint non négligeable, permettront une réduction de la capacité installée. 

Principes de câblage des batteries

Le principe du câblage des batteries est simple. Il faut limiter au maximum les longueurs des câbles de puissance. Il faudra en particulier positionner la batterie moteur au plus près du démarreur qui consomme quelques centaines d'ampères. Il faut réduire toutes les pertes, donc utiliser des câbles les plus gros et les plus courts possibles, de grosses cosses très bien soudées, des bornes très serrées et graissées avec grosses rondelles.
Le prix et le poids du cuivre étant très élevés, il vaut mieux bien réfléchir avant de câbler !
Le problème des batteries de servitude est moins critique, les autres équipements sont beaucoup moins gourmands sauf guindeau et four à micro-ondes.

Le guindeau pose un problème très spécifique. Il est loin du parc à batteries central et demande de grandes longueurs de gros câbles capables de véhiculer une centaine d'ampères en réduisant les pertes.

Il reste un vieux serpent de mer, qui a fait couler inutilement beaucoup d'encre, en particulier pour les bateaux métalliques :

 

Faut-il isoler les négatifs batteries de la masse moteur ?

Jamais, pour un bateau non métallique ! Les coupe-batteries dans les négatifs sont une aberration, il est difficile d'isoler pratiquement le moteur, les fuites électriques sont nombreuses, en particulier par l'arbre d'hélice qui baigne dans un superbe électrolyte et constitue une pile avec les parties métalliques de la coque. De nombreux courants de fuites apparaissent si l'on tente d'isoler le moteur. Le seul système fiable est de relier tous les éléments métalliques, vannes, moteur, balcons et accastillage par un câblage en étoile sur un énorme boulon rassemblant aussi toutes les bornes négatives des batteries. Voir dans la page "les astuces du bord", la nécessité des anodes.

Dans le cas d'un bateau métallique, la réponse est beaucoup plus complexe. Les coques en alliage léger sont très vulnérables, il faudra prendre de nombreuses précautions d'isolement, mesurer les potentiels flottants au voltmètre haute impédance et vérifier les fuites au milliampèremètre.
Les protections actives consistent à polariser les métaux suivant leur électropositivité par un petit générateur basse fréquence à tension moyenne non nulle. Ce sont des techniques très délicates qui dépassent le cadre de cette page de vulgarisation. Elles sont utilisées sur les gros navires, mais difficiles à transposer en plaisance.
Il faut être très sensibilisé par le risque des attaques rapides des métaux, et ne pas se fier aux recettes de cuisine douteuses et aux grigris.
Les anodes sont bien plus nombreuses et critiques sur une coque métallique que plastique.

 

Montage des batteries en parallèle

Remarque liminaire : Il n’est évidement question que du couplage de plusieurs batteries du parc servitude, il est impossible de coupler une batterie moteur et servitude de technologies totalement différentes.

La mise en parallèle de batteries est le moyen de doubler la capacité d’un parc, mais le sujet beaucoup plus complexe que ne le croient les néophytes !
Ce serait possible très simplement que si les deux batteries étaient strictement identiques, neuves, et de même lot de fabrication.
Le problème vient du fait que les deux batteries vont rapidement diverger,  la moins dégradée se videra en permanence dans la plus faible (effet de fuite électrique). Une batterie bien chargée mise en parallèle sur une batterie à plat donne deux batteries à plat, le transfert d'énergie se fait avec des courants élevés et un très mauvais rendement.

Mesure de divergence

Il est assez simple de vérifier la divergence de vos deux batteries :
Après vérification des niveaux d’eau (y compris pour celles à gel !), branchez-les provisoirement en parallèle et isolées des consommateurs, chargeur secteur alimenté. Laissez stabiliser pendant au moins une journée après que le chargeur soit passé en floating, la charge sera ainsi complète.
Débranchez le chargeur et les bornes positives afin de ne rien consommer et laisser ainsi pendant quelques jours au repos afin de permettre la stabilisation chimique.
C’est le moment de tester.

Première mesure, avec un voltmètre numérique de précision, vérifiez la tension à vide.
Les deux batteries étant identiques, vous allez trouver un faible écart, par exemple 14.690 et 14.686 V (cela dépend de la technologie du gel). 
Ces quelques millivolts d’écart sont un mauvais présage pour la suite.

Deuxième mesure, la fuite de l’une vers l’autre.
Relier les deux positifs par le contrôleur universel en mode ampèremètre, en commençant par un calibre élevé (10 A) pour descendre à 100 mA.
Si la fuite est très faible, vos batteries peuvent être mises en parallèle sans risque, sinon la capacité résultante sera beaucoup plus faible que la somme des deux.
Si la fuite est forte, le montage est fortement déconseillé, il faut les isoler et passer par un séparateur (expliqué plus loin).

Notion de faible fuite

La fuite est proportionnelle à la capacité. Considérons les batteries servitude classiques d’une centaine d’Ampères. Heures, au gel ou spirale.
Un centième de la capacité voudrait dire grossièrement qu’une batterie se viderait en cent heures, soir quatre jours.
C’est évidement absurde, car la tension décroit avec l’énergie fournie et qu’en dessous de 11 V la batterie serait totalement vide, j’énergie récupérable étant très inférieure à la capacité commerciale. Nous prendrons toutefois cette valeur de 1% raisonnable comme base, car des paramètres plus complexes interviennent pour compenser cette approximation douteuse.
Nous dirons donc qu’une fuite de 1 % (soit 1 A) est forte et empêche le montage élémentaire.
Une fuite de 1 pour mille (100 mA) ou moins permet de considérer les deux batteries comme identiques et autorise le montage basique parallèle.

Le montage direct de batteries en parallèle sera évité si possible

Parallèle

Montage idiot ou montage médiocre ?

 

En pointillé à gauche mauvais bricolage en rajoutant deux fils. Sur le schéma équilibré de droite les bretelles sont identiques.

Dans certains cas, le montage parallèle sera toutefois inévitable s’il faut doubler la puissance du parc.

Montage idiot

Généralement le montage est fait n’importe comment, comme le montre le schéma de gauche. Cela a consisté à mettre simplement une paire de bretelles sur la batterie initiale.
C’est une stupidité, le parc étant alors déséquilibré.
En cas de forte demande de courant (quelques centaines d’ampères pour le démarreur, guindeau…), c’est la première batterie qui fournira la presque totalité de l’énergie, la résistance des bretelles rajoutées ne permettant pas à la deuxième batterie de participer au transfert.
Après l’appel de courant, la première batterie se retrouve avec un déficit de charge qui sera compensé par la deuxième mais avec une forte perte due au rendement.
Après un grand nombre de cycles de ce type, la première batterie sera plus dégradée que la seconde, la deuxième se déchargeant en permanence dans la première. Il faudra changer rapidement les deux.

Ou montage médiocre

Le montage de droite est beaucoup plus intelligent. Le départ des communs est en V, avec bretelles équilibrées. Dans chaque paire, les deux câbles sont identiques.
Cela signifie que si l’on installe deux batteries neuves et strictement identiques, elles recevront des énergies de charge et fourniront des énergies identiques. Elles vieilliront en parallèle et leur durée de vie sera plus grande.

 

 

Bonne alternative au montage parallèle basique : Inverseur de parc

Il n’y a aucune bonne solution mais des compromis plus ou moins bâtards qui ont tous des défauts, augmentent la complexité est diminuent la fiabilité de l’installation.
Dans tous les cas les négatifs sont reliés à un bon boulon de masse par des bretelles identiques.

La solution du parc alterné est la plus simple et la moins risquée.
Les deux batteries (il s’agit seulement des bornes positives) sont isolées.
Un simple inverseur de puissance commute les charges soit vers l’une soit vers l’autre (pensez à inverser tous les jours. 
Vous disposez toujours ainsi une batterie de secours pleinement chargée et vous équilibrez les usures. 
Les régulateurs des panneaux solaires possèdent deux sorties identiques à diodes séparatrices (sauf les très bas de gamme, à modifier ou remplacer), câblez vers les deux batteries.
Câblez toute l’alimentation d’origine (consommateur et charge par alternateur et bloc secteur sur le commun des inverseurs.
Le plus délicat pour les non bricoleurs est de rajouter un relais automobile qui va mettre en parallèle les deux batteries pendant la charge.
Il n’y a plus alors de problème de fuite, car quel que soit le déséquilibre des batteries, le courant de charge répartira l’énergie en privilégiant la batterie la plus faible.
Ce relais est commandé par le contact moteur et par une sortie 12 V du chargeur (bien la choisir pour ne pas récupérer un retour de batterie) !
Les diodes servent à isoler les deux commandes.

inverseur

Montage initial et modifié avec inverseur et relais

 

Cela fonctionne parfaitement à un détail près : Il ne faut jamais commuter les batteries en charge (moteur en route ou chargeur branché) car l’alternateur ou le chargeur pourraient claquer. Pensez à couper avant d’inverser.

Il existe aussi la possibilité d’une légère variante. C’est le même montage, mais en répartissant les consommations sur les deux batteries en séparant le bord en deux circuits en utilisant un  double inverseur. 
C’est ce que j’utilisais sur le bateau, une batterie était affectée à l’éclairage et l’électronique générale, l’autre réservée au pilote (inversion tous les matins).

 

La bien meilleure solution

La batterie servitude classique ne peut se décharger à plus de 50 %
Donc si vous avez besoin de 100 Ah, il faudra mettre deux batteries de 100 Ah en parallèle ! Il existe une solution bien plus intelligente.
Lors du renouvellement de votre vieille batterie fatiguée, échangez vos deux batteries médiocres contre une seule batterie spirale moderne.
Cela sera deux fois moins lourd à capacité fournie égale.
Une batterie spirale 100 Ah vous restituera la même énergie que deux classiques de 100 Ah et vous n’aurez plus aucun problème de décharge permanente de la meilleure dans la moins bonne.
Le seul défaut est qu’elle est plus chère, mais c’est un détail que vous oublierez à l’usage en regard des avantages.
spirale

 

Coupleur répartiteur de batteries automatique

Le coupleur répartiteur est la solution privilégiée par les installateurs, car elle ne nécessite aucune connaissance éléctrique et semble résoudre les problèmes pour le client qui comprend encore moins.
Cela se présente comme un boîtier avec un commun et les sorties vers les deux batteries et le négatif (masse).
Il n’y a pas plus simple à brancher, mais tous les modèles ne sont pas égaux, il y a du bon et du très mauvais.
En gros, un modèle correct détecte qu’une des deux batteries est bien chargée (circuit comparateur) et met en contact les deux batteries (relais ou Mosfet) ce qui charge l’autre.
Il s’agit d’un simple dispositif à deux diodes à anode commune qui répartissent la charge vers les deux voies amélioré par un contact activé aux bons niveaux. Les batteries sont séparées dès que la tension descend. Les très bons ont des diodes shottky performantes, à très faible chute (0.3 V et moins), les mauvais ont des diodes à silicium qui chauffent et perdent beaucoup (plus d’un volt à chaud).
En mesurant la tension entre le commun et les deux sorties en charge forte, vous pouvez savoir ce que vaut votre dispositif. S’il est chaud, c’est un mauvais…

C’est le même branchement que celui décrit au dessus, en remplaçant l’inverseur par le boîtier.

Choisissez un modèle sérieux et ne me demandez de décider à votre place.

Attention au piège des coupleurs séparateurs qui n’ont que deux grosses bornes.
Ils ne sont absolument pas prévus pour deux batteries servitudes identique, mais pour un montage initial qui ne comporte qu’une batterie moteur sur lequel on veut rajouter une seule batterie servitude.
Ce n’est pas du tout pareil car les batteries sont de technologies différentes.

La documentation Scheiber montre très bien la différence des deux produits« Couplage de batteries »  pour une batterie moteur et une servitude et
« Coupleurs-séparateurs de batteries de faible puissance » pour deux batteries de servitudes (voir les liens).

Effet pervers des coupleurs

Un des autres problèmes des batteries couplées est lié aux mesureurs de la capacité d’énergie avec un énergiemètre.
Avec une seule batterie eu deux toujours en parallèle, pas de problème, un seul shunt suffit mais avec deux batteries il faut deux shunts indépendants.
Ces shunts représentent une grosse part de l’achat de l’énergiemètre. 
Prendre un énergiemètre prévu pour deux batteries n’est pas une bonne idée, l’achat du shunt supplémentaire et la confusion des affichages enlève tout bénéfice.
Avec deux batteries et couplage, il faut impérativement deux énergiemètres complets indépendants !

 

Montage des batteries en série

Ce montage est évidement indispensable pour obtenir une tension double des batteries d'origine. Il est souvent utilisé pour répartir les poids et faciliter la manutention, deux petites batteries sont plus faciles à installer qu'une grosse. Sur les bateaux en 24 V, on utilisera toujours des couples de batteries 12 V (strictement identiques). Pour les très grosses puissances, des blocs de 6 V seront privilégiés. Les gros bateaux tout électriques qui demandent plusieurs milliers d'ampères utilisent des éléments individuels 2 V (voir liens batteries).

Inconvénients du couplage série.

Deux batteries sont un peu plus lourdes qu'une de puissance équivalente, mais c'est négligeable devant la facilité de manutention. Elles sont un peu plus chères.
Elles doivent être dans le même état de vieillissement, sinon pendant la charge, la meilleure sera toujours surchargée (perte d'eau, échauffement, dégradation des plaques...) et vieillira très vite. Il faudra surveiller, dans toutes les phases de charge et de décharge, que la tension des deux blocs est très proche.

 

 adverc.co.uk

Montage classique ( voir liens Adverc)

Voici un montage habituel, mais attention dans la page Adverc, l'autre schéma suivant montre un couplage parallèle désastreux !

Le point de masse central

Voici encore un point très mal compris pour le câblage des liaisons électriques du négatif. Si le bateau est petit, il y a peu de matériel, c'est très simple. Dés que le bateau comporte beaucoup d'équipements, l'ensemble ne fonctionnera bien que si les règles de l'art sont respectées.
Nous prendrons l'exemple d'un catamaran de voyage équipé de deux moteurs et de quatre jeux de batteries 24 v et 140 Ah.
Les deux moteurs ont chacun leur batterie 12 V de démarrage, sur l'alternateur d'origine moteur et sont indépendantes, elles ne seront pas prises en compte dans la suite car ne servent qu'au démarreur.
Un jeu de batteries 24 V est constitué par deux batteries classiques 12 V mises en série, en s'efforçant de les appairer au mieux (voir en fin de ce chapitre).
Le points clef est dans les liaisons des négatifs. Dans tous les cas, il faut créer un point central négatif

Sur le point central négatif, convergent les négatifs de toutes les sources et partiront tous les négatifs de toutes les charges.

La réalisation se fait avec un barreau cuivre percé de multiples trous pour recevoir les boulons des cosses. Sur un gros bateau, le barreau recevra plus d'une centaine de cosses, il ne faut donc pas lésiner sur la taille. Par sécurité ce barreau sera isolé bans un compartiment fermé afin qu'aucun contact accidentel ne puisse se produire avec un positif quand le bateau est secoué par le mauvais temps. Beaucoup trop de bateaux ont brûlé faute d'avoir respecté ce principe.

 

Équilibrer les parcs

Dans le catamaran pris en exemple, il faudra s'efforcer de répartir le plus équitablement possible les consommations pour vider régulièrement les quatre parcs. Une première règle est évidemment d'équilibrer les consommations des deux coques, et ensuite de séparer chaque coque en deux ensembles.
Chacun des quatre ensembles sera affecté à un des quatre parcs. L'expérience montrera comment optimiser les équilibres. 
Il ne faudra évidemment jamais mettre des batteries en parallèle comme cela a déjà été expliqué.

 

Les trois robinets

Un des bases du bon câblage consiste à utiliser la technique trois robinets avec deux clefs pour les positifs. Cela remplace très avantageusement les gros inverseurs rotatifs, chers et très peu fiables avec position instable court-circuitant accidentellement les entrées.
Le principe est simple et s'applique à chaque cas ou se présente deux sources vers deux charges (= consommateurs).
 robinet

Il utilise trois commutateurs, modèles simple et fiables et seulement deux clefs fixées par une garcette à un pontet permettant les 3 combinaisons.
Dans tous les cas les clefs sont en position normale en 1 et 3, batterie A vers source A, batterie B vers source B. La position 2 correspond à un strap, liaison directe soit entre les sources, soit entre les charges. En cas de problème, par exemple la batterie A vient à claquer, il suffit de passer la clef de 1 en 2 pour se dépanner en mettant les charges A et B sur la batterie B survivante. Ce système sera utilisé plusieurs fois dans le câblage d'un gros bateau avec des variantes à 4 coupe-circuit (c'est un terme invariable) et 2 clefs pour couvrir toutes les combinaisons. 
Une variante est nécessaire, si les deux sources sont éloignées, comme par exemple le catamaran à deux moteurs. Ce serait du gaspillage que de laisser à poste un strap très long pour un usage exceptionnel.
Il est alors préférable de le remplacer par un câble mobile d'une dizaine de mètres (à adapter suivant la taille du bateau). Ce très gros (lourd et cher) câble sera terminé par des pinces crocodiles massives, de très bonne qualité et graissées et surtout pas les bas de gamme en tôle. Cet ensemble devra supporter les quelques centaines d'ampères du démarreur, le jour où une des batteries claquera.
Sur un gros catamaran chaque moteur entraînera un gros alternateur 24v supplémentaire qui chargera deux parcs via un répartiteur à diodes (4 parcs 24 V en tout).

 

Caractériser une batterie

Appairer des batteries demande de les quantifier, c'est à dire de leur attribuer une valeur numérique caractérisant leur état physique réel. C'est moins simple qu'il n'y paraît, les très fortes puissances mises en jeu rendent l'opération difficile.
Une note décrit le principe pour une petite batterie R6, (pile 1.5 V). En gros, il suffit de la charger à bloc, laisser reposer 24 h, la décharger rapidement en mesurant le temps actif, donc l'autonomie. C'est simple pour une pile mais pas pour une grosse batterie.
Les énormes puissances rendent pratiquement impossible de dissiper la puissance sans danger à bord.
Les batteries actuelles ne sortent pas les straps entres les éléments 6 éléments 2 V, c'est très ennuyeux car cela empêche de localiser un élément défectueux. Très souvent une batterie lâche car un seul élément se met en court-circuit. Un test rapide par éléments de 2 V montrerait immédiatement le problème. Cela se faisait avec un petit accessoire de garagiste, un rustique voltmètre 2 volts, contact par deux pointes sur les bornes et shunt incorporé dissipant une centaine d'ampères pendant quelques secondes. Il faut oublier cet accessoire maintenant inutilisable.
La mesure de la densité de l'acide par pèse-acide à flotteur peut parfois donner une idée. Si les niveaux de liquides sont bons et si un des éléments diffère beaucoup des cinq autres, la batterie est à remplacer.
Un autre test élémentaire consiste à laisser vider un des blocs et vérifier si les tensions restent sensiblement égales sur les deux batteries en série. En cas de dispersion, il faut changer la disposition des batteries pour trouver un nouvel équilibre.
Le parc le plus mauvais sera chargé au maximum en attendant de remplacer les batteries.

 

Énergie massique

Il est intéressant d'avoir une idée de l'ordre de grandeur de l'énergie massique de nos énormes batteries au plomb. 
Cette énergie s'exprime traditionnellement en "W*h*kg ". Il serait plus rigoureux de se conformer au SI (Système International) et d'utiliser les Joules, mais l'usage est établi. Les Watts sont le produit de la tension par le courant P=V*I.

Prenons une batterie plomb classique :
Tension 12 V, capacité 135 Ah, masse (poids) 48 kgf 
L'énergie massique est de V * C / P soit : 12 * 135 / 48 = 35 Wh/kg environ. C'est la valeur admise pour les batteries moyennes au plomb.

A titre d'amusement comparons l'énergie massique d'une batterie NiMh de type R6 :
Tension 1.4 V, capacité 1.5 Ah, masse 25 grammes
Énergie massique 1.5 * 1.2 / 0.025 = 72 Wh/kg

Énergie massique des grosses et antiques batteries au plomb = 35 Wh/kg
Énergie massique des minuscules et modernes batteries NiMh = 72 Wh/kg
Pour information, Pile à combustible = 120 Wh/kg
Ce qui est extrêmement loin (facteur 430 !) de l'essence ou du fuel (environ) = 15.000 Wh/kg 
et (facteur 1000 !) de l'hydrogène = 34.000 Wh/kg

Ces valeurs sont assez extraordinaires et montrent que les batteries NiMh de dernière génération ont à peine le double de capacité des antiques batteries au plomb (qui égalent celle des anciennes CdNi) !
Les nouvelles technologies (Lithium et autres) ont des performances meilleures, mais malheureusement le rendement énergétique des carburants fossiles est tellement plus grand, que les voitures et bateaux électriques ne sont pas pour demain.

Batterie

 

Les types de batteries

Aucune des batteries du bord n'a la même capacité ni le même âge. Il n'est pas simple d'harmoniser les charges et de maintenir un câblage acceptable et surtout une bonne fiabilité pour un voyage serein. Il faudra répartir au mieux le poids dans le bateau, ce qui est un énorme problème si le parc est important. Le placement des batteries est régi par diverses règles de bon sens.

 

Sécurité des batteries

Il faut protéger les bornes des batteries et des coupe-circuit, aucun objet métallique tombant à la gîte ne doit pouvoir venir faire un court-circuit, l'énergie est énorme. Montez des capots isolants. C'est une des premières causes d'incendie de navires.
Les batteries doivent être maintenues sanglées très solidement, si le bateau venait à se retourner, elles ne doivent en aucun cas se déplacer et défoncer la coque. Les dégâts causés par l'acide sulfurique se répandant dans le bateau seront bien assez désastreux ! Les batteries à électrolyte gélifié résolvent bien ce dernier problème.

 

Choix du type de montage, transversal ou latéral

Le choix se pose du sens de placement des batteries par rapport à l'axe de roulis. Faut-il privilégier le montage qui fait émerger un coin des plaques ou celui qui fait émerger une partie des plaques ? Mauvaise question, aucun n'est bon, les batteries n'aiment pas la gîte.
Ne les oubliez pas si vous abattez en carène ou si vous couchez le bateau pour les mesures de couple de redressement (ainsi que tous les fluides du bord, huile moteur, gazole...).

  Inclinaison batteries

Marine ou ordinaire

Faut-il privilégier la batterie achetée en supermarché, ou la "qualité marine " plus chère ?
Les batteries de grande distribution à prix cassés sont souvent extrêmement médiocres et durent peu de temps. Faites le bon choix pour le meilleur rapport qualité/prix.
En grande navigation, une batterie qui lâche loin de tout rend le skipper nerveux…
Les shipchandlers ne peuvent évidement pas s'aligner sur les entrées de gamme "automobile " de la grande distribution mais proposent des modèles "marine " différents pour notre usage en voilier.

  • Batteries classiques automobiles à électrolyte liquide, adaptées aux fortes puissances brèves d'un démarreur mais non optimisées pour les décharges importantes sur les équipements de bord. En voiture, la charge est permanente, pas en voilier. Ces batteries bas de gamme ne sont pas performantes comme servitudes car n'acceptent pas de profondes décharges. Elles sont à réserver au démarrage moteur si le budget est insuffisant, mais les suivantes sont bien préférables.
  • Batterie au plomb-calcium, aussi à électrolyte liquide, mais de technologie différente. Les batteries marines sont plus hautes, le niveau de liquide est supérieur sur les plaques pour compenser la gîte. Elles conviennent comme servitudes et leur surcoût est justifié.
  • Batteries à électrolyte gélifié. L'électrolyte est stabilisé par un gel, la gîte n'est plus un problème. Le rendement (énergie restituée/masse) baisse un peu mais la sécurité augmente considérablement. Cet argument peut être décisif. Ces matériels sont parfaits pour les servitudes.

Le chargeur doit être adapté au type, beaucoup sont médiocres et détruisent les batteries car ils ne respectent pas les cycles et tensions qui dépendent des technologies.
Une mauvaise batterie avec un mauvais chargeur ne durera pas longtemps, elle lâchera au mauvais moment, et la médiocrité coûtera très cher sur la durée.

  • Batteries à à plaques carbone. Il faut regarder la très intéressante évolution des nouvelles batteries traction à plaques carbone. Elles sont à considérer très sérieusement pour les servitudes. Nous n'avons pas le recul suffisant pour les évaluer, mais elles semblent un excellent choix. Comparez les poids et l'encombrement, cela justifie le prix. Elecsol carbon fibre batteries dans les liens.
  • Batteries Glassmat AGM Cette nouvelle génération de batteries spécifiquement conçues pour la marine, à plaques d’isolation en fibre de verre, possède un excellent rapport qualité / prix. Ces batteries ont de très bonnes performances pour les servitudes et ont la particularité d’être totalement étanches et de fonctionner dans toutes les positions, y compris à l’envers ! 

C’est un avantage formidable sur les monocoques (et les multicoques chavirés…).

Les batteries haut de gammes sont évidement chères,
mais c’est un investissement rentable et une bien meilleure sécurité.

Deux petites ou une grosse

Mais non, cela n'a rien de sexuel... Il ne faut éviter de monter des batteries en parallèle ou les coupler (voir le chapitre coupe-batteries).
En 24 volts, deux batteries identiques de même âge seront évidement montées en série, mais en 12 volts toutes les batteries sont indépendantes. Pour des batteries de très grosses capacités et afin de répartir les poids, deux batteries 6 V ou six batteries de 2 V seront utilisées en série. Voir les liens, batteries Rolls de 2 V.
Un piquage sur le strap de liaison (pour alimenter un petit appareil basse tension) lors d'un montage série de plusieurs batteries ne doit jamais être fait car il déséquilibre le parc.
Le 12 V ne doit s'obtenir que par un convertisseur depuis le 24 V pour conserver un bon rendement.

Aération des batteries

La charge (surtout excessive !) produit des dégagements de vapeurs acides très corrosives et explosives (hydrogène). Il faut ventiler le logement, aspiration naturelle à la base et rejet externe. Les batteries étanches ou à électrolyte gélifié dégazent aussi par le clapet de suppression. Cela complique très sérieusement le montage réparti en coffres. Tuyaux et dorades sont très encombrants. Si la circulation naturelle n'est pas suffisante, il faut forcer et ventiler pendant toute la charge et quelques minutes après. Il peut être simple de monter un ventilateur automatique déclenché quand la tension dépasse 13.5 volts (il se coupera dès l'arrêt de la charge) ou en centralisant les commandes au tableau électrique. Le bruit est pénible quand on dort à quai, chargeur branché.

Remplacement d'une batterie

Dans une installation minimaliste sur un petit bateau, les batteries servitude et moteur sont toutes des batteries démarrage (bien qu’inadaptées en servitudes). Cette mauvaise solution à un coté positif.
À qualités égales, statistiquement c'est la batterie plus vieille qui lâchera.
Si une batterie servitude vient à lâcher, il n'y a rien d'autre à faire que d'en acheter une neuve.
Si les capacités et encombrements sont compatibles, montez toujours la batterie neuve en démarrage moteur, la plus vieille sur le parc servitude le moins sollicité.

Maintenance des batteries

Il n'y a pas grand chose à faire, hormis de vérifier que la charge soit correcte, que les bornes et contacts sont propres et graissés, sans oxydation ni sulfatation.
Sur les batteries ouvertes, si cela est possible, il faut contrôler le niveau d'eau.
S'il faut rajouter souvent de l'eau, soit le régulateur est en panne, soit le chargeur est inadapté. 
Il n'y a plus qu'à attendre qu'une batterie lâche, généralement sans aucun signe d'avertissement. La panne est souvent provoquée par court-circuit entre les plaques d'un élément, lié à la dégradation d'une plaque et dépôt conducteur au fond du bac. La moyenne de vie d'une bonne (pas un bas de gamme) batterie actuelle, utilisée normalement est de quelques années.

Nouvelles batteries à électrolyte polymère

Enfin du nouveau dans les batteries ! En un siècle les batteries au plomb n'avaient progressé que de manière faible alors que toutes les autres technologies explosaient, cette stagnation est unique. Le CNRS devrait bientôt diffuser les résultats de ses remarquables recherches dans le domaine du remplacement du plomb antimoine ou calcium, hautement polluant. 
Le marché devrait être modifié à moyen terme par des batteries plus performantes et légères à électrolyte polymère, sans aucune trace de plomb.

Les batteries en série

Dés que l'on monte en tension (24 V) ou en puissance (éléments de 2 ou 6 V), il est nécessaire d'utiliser des montages en série. Si les deux batteries étaient physiquement identiques (en vieillissement, capacité..) donc parfaitement appairées, cela ne poserait pas de problème et un équilibreur serait inutile. En pratique, les éléments vont diverger rapidement.
Les deux batteries sont traversées par un courant identique, mais ont des rendements d'accumulation de charge différents, une sera plus chargée que l'autre. En poussant pour charger la plus faible, la plus forte sera surchargée entraînant échauffement, sulfatation, perte d'eau et dégradation…
L'équilibreur est inutile avec deux batteries neuves et strictement appairées, mais ensuite réduit beaucoup les inconvénients de la divergence.
Il est difficile de bricoler un système fiable d'équilibrage qui ne soit pas pire que de rien installer.
Ce n'est pas la complexité du dispositif qui pose problème, mais la fiabilisation maximale d'un dispositif qui restera branché en permanence.
La solution existe sous forme d'un module commercial équilibrant les batteries. Leur documentation explique très clairement le fonctionnement. Cela semble cher mais prolonge efficacement la durée des batteries.
Regardez la démo Equalize Powertech dans les liens. Ils ont aussi des modules de mesure déportée par RS-232 (Powertrac), mais cela est beaucoup plus simple à réaliser par l'amateur.

Équilibrage épisodique

Un protocole d'équilibrage simple est possible en mode manuel de temps en temps, sans aucun matériel spécial.

° Vérifiez que tous les niveaux d'eau sont bons, chargez normalement les deux batteries en série sous 24 V, puis débranchez tout consommateur et laissez reposer 24 heures. 
Utilisez un petit chargeur, à tension élevée (avec résistance série), mais à courant limité au vingtième de la capacité du bord pour charger séparément chacune des batteries 12 V.

° Surchargez ainsi légèrement pendant 24 heures une batterie, à courant faible, et faites ensuite de même pour la suivante. Un contrôle en tension et densité d'électrolyte vous montrera que les deux sont maintenant parfaitement chargées et provisoirement équilibrées.
Il arrive souvent qu'à l'occasion d'un tel contrôle sur un vieux parc, une batterie soit détectée défectueuse et à changer...

Exemple : batteries 120 Ah, ne dépassez jamais C/20= 6 A.
Vous pouvez limiter le courant en mettant en série une résistance (ampoule appropriée) et utiliser le chargeur 24 V du bord, provisoirement déconnecté du reste pour charger en 12 Volts !
12 V *6 A = 72 VA. Récupérez une veille ampoule de voiture 12 V 50 Watts, montez en parallèle une autre de 15 à 25 W, c'est un shunt idéal qui vous limitera le courant à notre C/20. Vous avez en série 14 à 15 V sur la batterie, presque autant sur les ampoules, la tension de sortie du chargeur étant maximale car il détecte un début de charge.

Danger sérieux du montage bricolé. Ces ampoules vont rester allumées 24 h par cycle, elles chauffent beaucoup, il faut prendre toutes les précautions pour ne pas mettre le feu au bateau ! Si vous disposez d'un aérogénérateur ou de puissants panneaux solaires, vous pouvez tenter de les utiliser mais ce sera beaucoup plus long et incertain qu'avec le chargeur de quai au courant constant.

Abaisseur 24 vers 12 V

Sur un bateau en 24 V, il restera toujours divers équipements seulement en 12 V. Il faut donc trouver le moyen de fabriquer cette tension. S'il s'agit de petites consommations occasionnelles, c'est simple. Soit tirer sur la batterie moteur 12 V, soit abaisser simplement la tension 24 V en utilisant un transistor de puissance (un successeur du vieux 2N3055) monté sur un radiateur avec une régulation élémentaire. Une résistance série diminue la charge du transistor; une ampoule de 12 V adaptée au courant maximum est une charge parfaite. Cela n'est acceptable que pour des courants faibles, inférieurs à 1 A. Pour des courants plus élevés, ce rendement de 50% est inacceptable, la moitié de la puissance étant perdue en chaleur.
Les abaisseurs bas de gamme du commerce ne se posent pas ces questions basiques et chutent jusqu'à 20 A dans une telle chaufferette, soit 250 W de dissipés... Cela est évidement une aberration, il faudra faire mieux. Tout dépendra du courant nécessaire en 12 V. La réalisation d'une pompe de charge à MosFets de puissance donnera un rendement supérieur à 80 %.
Les moins bricoleurs adopteront un convertisseur 24 V DC / 220 V AC suivi d'une classique alimentation basse tension. Le résultat est très acceptable pour un rendement global de 75 % en adaptant bien les puissances, et offre la meilleure souplesse. Cette solution simple est à privilégier.

 

 

Capacité utile des batteries

C'est une notion très mal comprise par les utilisateurs. Pour éclairer les idées, prenons l'exemple d'une batterie de 100 Ah.
Comment interpréter cela ? En première approche nous pourrions croire naïvement que cela signifie que je vais pouvoir tirer :
1 ampère pendant 100 heures
10 ampères pendant 10 heures
100 ampères pendant 1 heure
1000 ampères pendant 6 minutes
10000 ampères pendant 36 secondes…

Et bien non c'est du pur délire, pour de multiples raisons, en particulier à cause de la résistance interne.

Par convention, la capacité en Ah, correspond à 20 fois le courant
qu'une batterie neuve et parfaitement chargée,
fournirait en 20 heures avec des phases de récupération.

Nous pourrons donc espérer pour une batterie neuve de 100 Ah, chargée à bloc et froide, 5 ampères pendant 20 heures, à condition d'alterner des périodes de repos pour permettre les rééquilibres chimiques internes.

Pour des courants plus forts, la tension tombe très vite, la capacité utile aussi.

La résistance interne d'une batterie neuve est de quelques centièmes d'ohms. Les pertes s'additionnent avec la résistance du câblage, bien plus importante.
Ces pertes jouent peu à courant faible, mais V=R*I, donc pour un démarreur qui tire 300 ampères, chaque centième d'ohm fera perdre 3 volts !
Cela permet de comprendre l'intérêt d'une batterie en bon état avec un câblage extrêmement soigné.

Une autre des limitations sur l'énergie disponible sera la tension minimale en deçà de laquelle la dégradation devient irréversible. Pour une décharge en quelques heures, notre batterie ne fournira que la moitié de la capacité annoncée.

La capacité donnée est proche de l'énergie (en Ah) théorique nécessaire pour charger de manière optimale une batterie vide, c'est à dire depuis la tension basse jusqu'à la pleine charge.
Il faudra donc tenir compte d'un facteur d'un demi pour estimer son énergie disponible sur dix heures. Pour des courants forts, le temps décroît exponentiellement.
Le démarreur consomme 300A, nous avons bien compris que cela ne va pas permettre de laisser la clef tournée pendant 20 minutes si le moteur de démarre pas. Outre que tout aurait brûlé, la batterie n'a pas une telle performance.
En donnant des coups de démarreur d'une dizaine de secondes et en laissant récupérer une minute entre chaque essais, nous aurons droit à quelques minutes donc une vingtaine d'essais.
Il est évident que cela est très théorique car ce serait de l'obstination stupide d'insister autant sur un moteur qui ne part pas, il faudrait réparer. Sauf désamorçage, nos moteurs diesel actuels partent toujours en quelques secondes de démarreur.

La spécificité d'une batterie de démarrage est de pouvoir fournir de très forts courants, de plusieurs fois la capacité en Ah, mais pendant quelques secondes seulement et d'accepter un fort courant de charge pendant un temps court. C'est tout ce qu'on lui demande. Il ne faut jamais tirer des courants supérieurs à cinq fois la capacité en Ah, ce serait un véritable court circuit destructeur.

Les batteries de servitude n'ont pas les mêmes contraintes, elles sont prévues pour étaler des courants moyens sur une dizaine d'heures. Les constructions sont différentes. C'est une des raisons pour ne pas monter le guindeau sur les servitudes mais sur le circuit moteur.

 

Une batterie à électrolyte liquide peut être déchargée au maximum à la moitié de sa capacité,
une à électrolyte gélifiée un peu plus.

 

 

Charge automatique

Doit-on laisser le chargeur branché à l'année pendant hivernage ?

Un très bon chargeur, bien réglé sur le bon type de batterie, passera en floating et maintiendra un très faible courant qui compensera l'autodécharge des batteries. Elles ne seront pas surchargées et perdront peu d'eau.
Malheureusement ces matériels ne représentent que quelques pourcent des chargeurs installés. Les 95 % sont médiocres ou mauvais et leur branchement permanent dégradera les batteries.

Pour résoudre ce problème, j'utilise un matériel très simple disponible facilement pour quelques euros, le programmateur horaire.
Il se compose d'un disque faisant un tour en 24h et de cames pour activer un contact pendant un cycle déterminé.
Cela permet de charger automatiquement une heure par jour, c'est suffisant pour maintenir le parc, sans risque pour les batteries.

J'utilise aussi ce système simpliste et très fiable à la maison pour alimenter une barrette multiprises. Les petits matériels n'ont aucune protection et surchargent les batteries qui chauffent et se dégradent. Je branche plusieurs chargeurs une heure chaque nuit :
Les téléphones GSM , le GPS à faible autonomie, le phare portable, les accumulateurs des perceuses à main…
Cela supprime les soucis des accumulateurs vides au moment inopportun.

Tempo

La question à se poser

Les esprits aiguisés de posent immédiatement la bonne question. Une batterie branchée à un chargeur éteint 23 heures sur 24 ne se déchargera t'elle pas ?
En effet, le circuit de sortie des chargeurs comporte des diodes qui ne sont pas parfaites, en inverse elles fuient et laissent passer un courant parasite.
Il est intéressant de mesurer ce courant de fuite, mais la manipulation est souvent délicate car il faut se prendre en série !
Si le courant de fuite mesuré est inférieur à un pourcent du courant moyen de charge, ce montage convient.
Si votre chargeur est médiocre, la fuite inverse sera trop importante, il n'est alors pas possible de laisser branché éteint, il faudra intercaler un relais en série avec la batterie.

 

Dispositifs de régénération de batteries

 

Nous sommes ici exactement dans la problématique des additifs pour carburant ou huiles et des extraordinaires bougies à électrode radiales qui sévissent depuis des décennies.
Poudre de Perlimpinpin ou produit tellement génial qu'il faudrait en mettre dans le biberon de tous les bébés ?
Faut-il que les constructeurs soient stupides pour ne pas les utiliser, mais ils n'en connaissent peut être pas l'existence…
Trêve de billevesée, l'essentiel est d'avoir la foi, les vendeurs de médailles miraculeuses ont des centaines de témoignages de clients satisfaits, alors croyons en ces merveilles qui révolutionnent nos misérables existences d'incultes, la preuve, "c'est même écrit que c'est vrai ", monsieur Duchmol, huissier agréé le confirme dans son rapport.
Demain je commande les aimants qui enlèvent le calcaire des canalisations et le bracelet cuivre qui rend viril.
Mais ne croyez surtout pas que tous les dispositifs nouveaux sont des attrape couillons, il y a beaucoup d'astuce et de créativité, c'est au consommateur de se faire son opinion sans se faire manipuler par une publicité perfide et mensongère.
Il est parfois très difficile de séparer le vrai du faux, mais il y a quelques grands principes.
Si le dispositif présente un intérêt pour un prix raisonnable en tenant compte de la fonction annoncée, il est évidemment déjà diffusé largement, l'information circule vite et rien d'important ne peut être ignoré sur le marché.
Si la publicité est faite par des canaux marginaux, en évoquant des principes secrets, magiques ou fumeux, l'arnaque est avérée.
Attention toutefois, les catalogues "sérieux " de shipchandlers ou de distributeurs sont aussi semés de quelques perles farfelues entre des produits très normaux.

Équilibreur de batteries

Il ne faut évidemment pas généraliser, tout n'est pas que gadget, les dispositifs d'équilibrage pour deux batteries en série sont par exemple des dispositifs très intéressants qui augmentent le rendement et la durée de vie d'un parc.
Ce dispositif n'est utilisable que si deux batteries identiques sont montées en série.
Le principe est astucieux. Une petite électronique se crée une alimentation flottante sur les batteries en série. Elle mesure la tension d'une batterie, puis de l'autre périodiquement. Si les tensions sont proches, il ne se passe rien. Si une batterie est plus faible que l'autre, une pompe de charge prend l'énergie sur la plus chargée pour charger l'autre par courants pulsés. Cela se fait à courants faibles sur de longues durées. Si le déséquilibre est rattrapable, c'est à dire si une des batteries n'est pas trop dégradée, l'équilibre est retrouvé.
Ces dispositifs se trouvent sur les catalogues des shipchandlers US.
Évidement les esprits chagrins argueront que l'équilibreur ne sert qu'à équilibrer des batteries équilibrées ou identiques.
Ce n'est pas exact, son utilisation est intéressante, mais quand une batterie lâche, l'équilibreur ne peut évidemment rien faire, il faut tout remplacer. Ce dispositif retarde sensiblement la divergence des capacités par la dégradation naturelle.
Sur un parc, quand une batterie lâche, il faut changer les deux car le déséquilibre d'une neuve et d'une vieille serait irrattrapable et les deux (dont la neuve !) ne tiendraient pas.
Si vous avez deux parcs de deux batteries du même age, il faut tester les trois autres pour appairer les deux semblant les meilleures et jeter aussi la troisième plus faible. Cette manœuvre de permutation ne se reproduira pas la prochaine fois car les deux nouveaux parcs ne seront plus de même génération.

 

Note technique pour les bricoleurs électroniciens

Note technique pour les bricoleurs électroniciens, réalisation de l'équilibreur.

L'alimentation de la partie mesure est obligatoirement flottante, par un petit transformateur torique et un hacheur pour pouvoir mesurer les tensions sans référence de masse. La consommation en surveillance pulsée est très faible de l'ordre de la dizaine de microampères. Une fois la décision prise de charger d'une batterie sur l'autre, la commande est envoyée à des mosfets de puissance montés en élévateurs isolés classiques et indépendants du circuit de mesure, aiguillés dans le bon sens.
Un microcontrôleur fait afficher les résultats statistiques montrant le sens et les durées d'équilibrages. La sortie est soit sur afficheur indépendant, soit gardée en mémoire et transférée en série ou usb sur PC avec mise en forme Excel. Cela permet de caractériser le déséquilibre et de savoir qu'il faut changer.
Cette réalisation est simple à l'état de prototype, mais fiabiliser le montage est bien plus complexe et peut réserver de mauvaises surprises en navigation.

Particularités des batteries

Les lignes suivantes sont extraites d'une documentation Reya : 
Contrairement à beaucoup d'idées reçues, une batterie n'est pas chargée à 12 volts, bien au contraire !
Attention : Une batterie se mesure toujours au repos avec un voltmètre précis

Niveau de charge
Batterie classique
Batterie gel
100 %
12.7 V
12.80 V
80 %
12.5 V
12.64 V
60 %
12.3 V
12.48 V
40 % (= vide)
12.1 V
12.32 V

On voit bien qu'à 12 volts une batterie est quasiment vide. Pour recharger correctement une batterie, il faut en connaitre ses qualités, par exemple :


 

 

FAQ batteries

 

Sur un petit bateau, une seule batterie de servitude est-elle suffisante (en plus de la batterie moteur) ?

Il est évidement préférable de répartir ses batteries, cela donne une sécurité car elles lâchent de manière imprévisible.
Si le bateau est petit, une capacité de 70 Ah suffit pour les équipements, c'est la plus petite valeur courante. Il n'est donc pas rationnel de dédoubler. Une vielle légende urbaine (marine ?) invoquait une malédiction si de gros consommateurs (frigo, pompes...) étaient sur le même circuit que les instruments sensibles de navigation. Cela avait un sens sur les anciens matériels gourmands qui étaient sensibles aux pics de chutes de tension provoqués par le démarrage d'une grosse charge selfique et qui se "plantaient ". Les matériels actuels sont beaucoup plus tolérants, la pompe de charge accepte entre 8 et 30 volts pour du 12 V nominal, ils consomment très peu et ont des condensateurs réservoirs bien dimensionnés, les pics sons sans effet.
Il est toutefois utile de monter une alimentation de sécurité avec deux diodes et un gros condensateur tampon pour le matériel très sensible lors du changement de batterie si vous êtres très lent et si la coupure dure plus d'une seconde.
Donc si possible montez un maximum de batteries, mais si les contraintes de poids de budget l'imposent et si la sécurité n'est pas recherchée une suffit. 
Pour des capacités plus grandes, évidemment deux batteries de 75 Ah seront choisies à la place d'une 150 Ah.

 

Isoler la batterie

La question se pose d'isoler soit le positif, soit le négatif. Sur un circuit électrique à terre ou en automobile, la polarité à isoler est strictement indifférente. 
Sur un bateau, on choisira toujours d'installer le coupe circuit sur le positif. 
La raison est complexe à cause des très nombreux métaux différents baignant dans un électrolyte (mer ou humidité salée). 
La solution idéale serait d'isoler individuellement chaque métal du bateau du négatif pour éviter les bouclages des couples électrolytiques. C'est évidement strictement impossible, il y a une multitude d'éléments métalliques individuels plus ou moins raccordés. 
La moins mauvaise solution est de tous les relier ensemble sur la borne négative et de la laisser branchée sur la batterie. 
Cela a l'avantage d'éliminer au mieux les charges statiques et de limiter les dégâts de la foudre.

 

Je voudrai charger plus vite

Nous cherchons tous à diminuer le temps de charge pour diminuer les nuisances du moteur et du groupe qui gaspillent beaucoup de puissance. Il y a toutefois un gros problème, à fort courant, doubler le courant ne divise pas le temps de charge par deux… Le rendement est d’autant plus faible que la charge est forte. 
La batterie chauffe beaucoup à courant fort. 
Au-delà de C/1, par exemple 120 A pour une batterie de 120 A*h, la batterie se détruira très vite.
Ne comptez pas charger une batterie vide à C/1, en une heure, elle n’y résisterait pas.

Les chargeurs évolués ont un réglage optimal du courant en fonction de l’état de la charge, mais il faut du temps pour accomplir le cycle.

 

Mon chargeur de quai est trop faible

Plutôt que de le remplacer, je voudrais en rajouter un autre en parallèle. 
Ce n’est pas possible car tous les matériels fonctionnent par découpage, le conflit de régulation peut détruire les deux. 
La solution est découpler le parc de batteries en deux séries et de mettre un chargeur sur chaque parc indépendant.

 

Branchement permanent

Si l’on branche le bateau au quai pendant plusieurs semaines, et si l’on dispose d’un chargeur automatique de batteries, vaut-il mieux couper le chargeur ou bien le laisser alimenté ? 
Un bon chargeur (mais ce n’est pas la majorité…) peut rester branché à l’année sans aucun problème. 
Pour les bas de gammes (parfois achetés fort cher…), cela peut s’avérer très dangereux… Ne les branchez que sous surveillance. 
Un bon chargeur passe en floating, sans risque.

 

Durée de vie des batteries

J'ai eu de nombreux appels de détresse de copains plaisanciers étonnés de la faible durée de vie de leurs batteries…

Pour des parcs en série, 12 V avec 2*6 ou 24 avec 2*12 ou mieux 4*6 V, les dispositifs d'équilibrage cités seront efficaces en maintenant les éléments à la même tension. Ce n'est pas toutefois une panacée car il est le traitement ne se fait que sur un assemblage d'éléments série de 2V sur lequel les points intermédiaires ne sont pas accessibles. Une batterie se dégradera car un des éléments va flancher en déséquilibrant les autres qui ne résisteront pas longtemps. Ne pouvant pas isoler l'élément, la batterie sera perdue.
Le problème se résout sur un gros bateau en utilisant des éléments de 2 V, équilibrés individuellement qui auront une durée de vie bien plus grande. Cela n'est applicable que sur des éléments de très grosse capacité, de quelques centaines d'Ah au moins.

Il est d'usage maintenant d'admettre que les batteries du bord ont une durée de vie de trois saisons sous les tropiques si elles sont bien entretenues, c'est à dire :

  • Elles n'ont jamais manqué d'eau, mais avec les batteries étanches, le contrôle n'est pas possible, elles en perdent pourtant.
  • La tension n'est jamais tombée en dessous de 10 V ce qui entraîne des dégradations irréversibles.
  • Elles n'ont jamais été surchargées en tension et courant, donc la température ne s'est jamais élevée.
  • Les vibrations qui dégradent les plaques et produisent des dépôts qui court-circuitent les plaques, sont minimisées par un montage soigné sur coins mousse et moteur bien suspendu.
  • Elles n'ont pas sulfaté…

Elles peuvent alors tenir trois saisons en n'ayant perdu que le tiers de la capacité initiale si vous êtes tombé sur une bonne.

 

Note complémentaire de la page énergie

Liens batteries

Les liens énergie, batteries, diodes, alternateurs étant très liés, tout est regroupé dans une seule page: Liens énergie

Route du rhum: La course continue

Publié dans Actualité Voile dimanche, 16 novembre 2014 00:00 0

La course continue en classe 40

En tête de la classe 40, la course fait rage entre les concurrents. Alex Pella reste largement en tête  mais ses deux poursuivants se mênent la vie dure pour la seconde place. Thibault Vauchel-Camus sur Solidaire en Peloton et Kito de Pavant sur Otio-Bastide médical sont au coude à coude. Derrière les autres skipper sont en rangs serrés.

Alex Pella

Thibaut Vauchel-Camus

Elévateur de tension

Publié dans Electricité, énergie à bord samedi, 01 novembre 2014 00:00 0

Élévateur de tension

L'alimentation du bord sur un petit bateau est en 12 volts. Il faut parfois disposer d'un peu plus pour charger un phare à iode à accus 12 volts ou alimenter un PC portable, les blocs récents étant souvent en 19 volts 3 ampères.

Il y a une alternative pour résoudre ces problèmes.
Soit disposer d'une vingtaine de volts sous quelques ampères.
Soit disposer d'un 220 volts sous quelques dizaines de watts.

La première méthode utilise un petit convertisseur élévateur, à réaliser avec des produits Maxim ou Linear Technology et une grosse self, ou à acheter chez un soldeur. J'ai trouvé chez Interdiscount, pour moins de 5 euros, un remarquable gadget ! Au départ il est vendu pour recharger une batterie à plat à partir d'une autre voiture en état (résultat improbable...).  Convertisseur commercial

Cela se présente comme un joli boîtier plastique comportant un superbe convertisseur 50 kHz avec tore ferrite et un 2N3055 monté sur très gros radiateur. En fournissant en entrée entre 7 et 12 volts (et plus), il sort un 16.5 V parfaitement régulé 6A. Je ne l'avais acheté que pour le fil de sortie et les prises allume cigare (5.5 m de gros fil et belles prises moulées).

Il est protégé en surcharge et en thermique. Il est très simple de changer la tension de sortie par un pont, on peut le tirer à 24 volts 4 ampères. Attention toutefois, le condensateur de filtrage en sortie est très juste, c'est un 16 volts, si vous oubliez de le changer avant de monter la tension il vous explosera à la figure.

La deuxième méthode est meilleure car plus générale. Il faut installer un petit réseau de distribution 220 volts à bord. J'ai bricolé divers onduleurs, mais les prix ayant beaucoup baissé, achetez plutôt un modèle tout fait au shipchandler ou moins cher ailleurs. Une puissance de 40 watts permet de faire marcher un rasoir et d'alimenter un PC portable, les jouets, un GSM en utilisant les blocs secteurs basiques. Il n'est pas utile de prendre une grosse puissance, sauf besoin particulier, car le rendement de ces appareils n'est pas très bon et la consommation à vide serait trop importante.

Astuce d'allumage automatique !

Montez la sortie 220 volts sur une prise à couvercle fermé par ressort. Un bricolage simple permet de monter un microswitch commandé par l'ouverture du capot pour alimenter le convertisseur en 12 volts seulement à l'ouverture du capot. Astuce équivalente, coller un aimant dans le capot, avec ILS (interrupteur à lames souples normalement fermé) commandant un relais statique (un ILS ne tiendrait pas le courant). Attention à ne pas perturber le compas qui doit être à plus d'un mètre.

Les LEDs

Publié dans Dossiers dimanche, 16 novembre 2014 00:00 0

Document original publié par C. Couderc sur www.voilelec.com

Récupération de leds rouges

Quand j’ai commencée cette page, aucun voilier n’avait de led, la technologie était en phase d’introduction. Mes leds rouges révolutionnaires impressionnaient les foules éberluées.
Maintenant, la situation a évolué, il y a des leds partout…

C'est le coin du bricoleur... En des temps très lointains, j’avais récupéré un lot important de leds rouges, de lots de rebuts de troisièmes feux stop supplémentaires. 
Voir la page trucs et astuces de bord, éclairage de la table à carte. Je les ai adaptées de toutes les façons possibles pour le voilier.

En consultant les courbes constructeurs, vous constaterez que les tensions de service des vieilles leds rouges sont inférieures au volt, mais les blanches très puissantes tournent maintenant à plus de 3 volts (cela dépend du modèle). Attention les leds modernes ne supportent pas la moindre surtension ! 
La luminosité est maximale à la tension nominale, mais décroît rapidement avec la tension. Il faut donc les utiliser à la tension exacte, la tolérance est très faible. Ne faites aucun bricolage douteux avec des résistances et des montages série, le claquage serait assuré batterie à bloc, et la luminosité très faible batterie basse.
Une stabilisation de courant par un régulateur spécialisé à pompe de charge est la seule bonne solution. Le marché abonde de pompes à haut rendement, nécessaires pour un nombre quelconque de leds avec une alimentation quelconque.

Remplacement des ampoules du bord 

La performance, le rendement exceptionnel, le faible prix et la durée de vie des leds rouges, donne immédiatement à réfléchir au remplacement des fragiles ampoules de tous les feux de navigation.

Il a été très facile de fabriquer de bons feux rouges en noyant la base des leds dans la résine.
À l’époque, les leds vertes équivalentes étaient beaucoup plus chères en production et les blanches encore plus. Les feux verts et blancs ont posé beaucoup plus de problèmes.

Dans les années 2000, le budget d'équipement en leds vertes et blanches était élevé pour un bateau classique, cela ne se trouvait que sur quelques prototypes de course, dans lequel le budget n'est pas limité. Les journalistes sont très friands de gadgets exotiques pour faire un papier dans la presse, le sponsor investira pour un coup de publicité. "Playstation " en était déjà équipé pour la première édition de "The Race ". Les quelques centaines d'euros du surcoût des feux à leds hitech étaient négligeables.

Voici un des premiers assemblages historiques pour feux de navigation (Irisoft), économique et fiable (pas de claquage, pas de corrosion...) avec une consommation de seulement 60 mA pour les trois feux ou le tricolore ou le feu de mouillage. Maintenant, on fait bien mieux.

Les feux à leds, en progrès permanent, et à coût décroissant, remplacent maintenant tous les antiques dispositifs à incandescence.

  Feu à leds

Aparté culturel électronique

Les leds sont monochromatiques, il est impossible de modifier la couleur par un filtre, mais les leds blanches utilisent une astuce géniale basée sur la luminescence secondaire.
Le marché nous offre des couleurs variées, en plus du rouge des débuts, nous disposons des  jaunes,  des vertes et bleues (voyants pour les jolis tableaux électriques).
Les leds bicolores sont constituées par le couplage d'une rouge et d'une verte (ou jaune). Elles se trouvent sous deux formes, en version deux fils (la couleur dépend de la polarité), ou en trois fils avec un point commun.
Les leds tricolores à quatre fils, point commun et R,V,B. Un panneau de ces leds permet de réaliser un superbe affichage vidéo, chaque niveau étant réglable, elles peuvent donc afficher toutes les couleurs et intensités. Leur seul défaut est leur prix encore élevé et leur luminosité relativement faible.

Sur le bateau, en plus des feux, nous utiliserons majoritairement des leds rouges en éclairage de nuit, sur les panneaux électriques, le compas de route et la table à carte.

Lampe éternelle

Ce titre racoleur désigne une lampe alimentée par piles ou accumulateurs qui éclaire pendant un temps infini, bon disons assez longtemps… J'ai réalisé des matériels de ce type pour la plongée spéléologique après avoir connu les angoisses des lampes qui s'éteignent les unes après les autres pendant une longue exploration, ce qui est extrêmement stressant.

L'idée est très simple. Tant que l'alimentation était suffisante, la lampe marchait normalement à pleine puissance. Quand la tension baissait, un comparateur basculait et un petit circuit découpeur (à double NE 555) commençait à hacher la tension, d'abord 1/10 de seconde éteint et 9/10 allumé, puis au fur et à mesure de l'épuisement en réduisant le rapport cyclique. Pour un phare qui avait 30 minutes d'autonomie normalement, le système s'enclenchait autour des 2/3 du temps et dix heures après, la lampe éclairait encore un peu en envoyant un flash d'un dixième de seconde toutes les quelques secondes, l'alimentation complètement à plat. Cela n'éclaire plus beaucoup mais encore assez pour se diriger dans un boyau totalement noir et offrait ainsi une solution de survie.
Autre avantage de ce système, il indique très clairement au plongeur le niveau d'énergie.

Je tiens à préciser que je ne suis pas l'auteur de cette idée originale, je l'avais lue dans une vieille revue technique américaine de plongée (dont j'ai perdu la trace).

Il est évident que si je refaisais maintenant un tel dispositif, le pilotage se ferait bien plus intelligemment par un microcontrôleur pilotant une pompe de charge avec leds blanches ou tubes à décharge pour les fortes puissances, mais le principe reste identique.
J'ai fait des variantes de lampes à commande proportionnelles en utilisant un aimant externe plastifié sur glissières et dans le corps de la lampe un capteur à effet Hall (ou un ILS) commandant le rapport cyclique. C'est une solution très élégante qui devrait se généraliser sur toutes les lampes évoluées.
J'ai adapté ce système d'aimants sur glissières pour commander les fonctions d'un petit sous-marin humide d'exploration, cela s'est montré d'une fiabilité absolue.

Nouvelles leds blanches

Les remarquables leds blanches se répandent dans le grand public, les prix étant en chute permanente. Elles remplaceront progressivement toutes les ampoules à filaments dans la vie quotidienne, avec un rendement  cinq fois meilleur, très longue durée de vie, à faible dissipation thermique. 
Pour l'automobile, le problème est différent, l'énergie est surabondante, les constructeurs préfèrent les "HID lamps " (High Intensity Discharge Lamp), lampes bleutées à tubes à décharges stroboscopiques, extrêmement puissantes. Des développements sont aussi en cours pour explorer la voie des leds blanches d’énorme puissance pour les phares. 
Ces leds très lumineuses se trouvent maintenant dans les lampes frontales et torches haut de gamme. Offrez-vous ce petit luxe technologique !
Elles ont tous les avantages, un bien meilleur rendement, de 5 à 7 fois mieux que les ampoules à filaments car elles dégagent peu de chaleur perdue, insensibles aux chocs et à grande durée de vie. 
Une led reste plus chère qu'une ampoule et demande une alimentation soignée car sa plage de fonctionnement est très étroite.
Utilisez une pompe de charge adaptée, en montant les leds en série pour obtenir le rendement optimum.

Depuis 2007 de nouvelles technologies révolutionnaires sont disponibles, une led unique peut maintenant dissiper de plus en plus de watts  le rendement énergétique tant cinq fois meilleur qu’une ampoule à filament.
En 2008, les leds en 1W, ou 3W pour les torches et frontales sont devenues courantes, il en existe aussi de beaucoup plus chères jusqu’à 10 W, ce qui est l’équivalent d’une ampoule de phare à iode automobile de 50 W !
Les nouvelles leds surpuissantes chauffent et sont livrées d’origine sur un support radiateur qu’il faudra bien monter à la graisse thermique sur un bon dissipateur secondaire, la diode en l’air claquerait très vite.

Montage mécanique

Il faut tenir compte d'une particularité en montant des séries de leds. Une ampoule, de par sa structure comportant un filament au centre d'une enveloppe, est omnidirectionnelle. Elle sera utilisée avec un réflecteur pour concentrer la lumière comme désiré.
Une led est focalisée par construction, elle émet dans un cône assez étroit. Il faut consulter la fiche spécifique pour connaître cette courbe d'ouverture (par exemple 25 degrés utilisables), afin de réaliser une géométrie spatiale pour obtenir le faisceau voulu. Pour un feu de navigation, les leds seront montées sur un tronçon de cylindre avec un diffuseur. Pour une lampe torche, elles seront montées parallèles, mais il ne faudra pas espérer un faisceau très concentré, ne confondez pas avec des diodes laser.

Technologie de montage électrique des leds

La solution de monter des led en parallèle est très mauvaise,  la résistance par branche pour équilibrer les dispersions gaspille trop d’énergie.
 Il faut monter les leds en série. Par exemple, pour une rampe de 30 diodes de 3 V, il faut alimenter en série avec un fil fin sous 90 V. Attention de ne pas se tromper dans le sens, si une diode est inversée, la guirlande ne s'allume pas. Il faudra rechercher la fautive au voltmètre. 
Il faut soigner la petite alimentation afin de ne tolérer aucun pic à l'allumage et l'extinction qui serait fatal aux diodes et à limiter le courant à la valeur exacte (en cas de court-circuit partiel sur la chaîne). Testez-la bien sur charges résistives avant de la brancher en vrai.
La réalisation d'une alimentation de quelques dizaines de volts à faible courant, même à partir de très basse tension d'accumulateurs ne pose pas de difficultés. Il faudra simplement utiliser un transformateur avec beaucoup de spires dans le circuit de découpage. C'est un tore très petit car la fréquence de découpage est élevée.
Si le nombre de leds est très grand, il vaut mieux faire des associations séries parallèles pour laisser la tension en dessous de 100 volts par sécurité.

Exemple d'utilisations

J’en ai fait monter pour des scialytiques de salle d’opération et sur des panneaux d'information (plusiers milliers par panneaux).
C’est aussi un formidable remplacement des ampoules de cadran (avec dépoli car elles éclairent trop) et pour monter en réglette et éclairer le plan de travail sans ombre. Le prix dépend énormément de la puissance d'éclairement en mCandelas, et varie de plus de 1 à 10 suivant les intensités.

Autre application que l'éclairage

Je publierai un jour une application pour la télévision amateur de modulation de ces diodes (blanches ou UV) par vidéo + son + commande des synthétiseurs pour utilisation de fibre optique faible coût. Cela permet de déporter l’émetteur et le récepteur TV en haut de pylône sans pertes ni parasites, ni coaxial onéreux, ni retour de foudre (sauf par l’alimentation, évidement).
La connexion de la fibre se fait très simplement en perçant un trou dans le calotte sphérique de la diode et en fixant à la cyanolite. Le rendement est médiocre, mais la diode a assez de puissance pour que le signal soit récupéré au bout de quelques kilomètres de fibre (qui se présente comme du crin de pêche, non gainé, une dizaine d’€ le km). Idem à l’autre bout avec le phototransistor.
Pour protéger la fibre, du tube annelé d’installation électrique convient parfaitement, et l’on passe une dizaine de fibres en vrac en réserve d’applications futures avec l’alimentation.

Candela et bougie

Les documentations parlent d’intensité lumineuse en mcd pour milliCandela. Pour simplifier, une candela (1 cd = 1000 mcd) équivaut à l’intensité lumineuse d’une bougie.
Cette unité un peu bizarre a été conservée pour des raisons historiques.
Une candela ne représente pas une très grande énergie…

Le piège des leds 12 V

L’offre de leds d’éclairage est maintenant énorme, les technologies évoluent très vite, les performances s’améliorent sans cesse.

Quand une led est simplement spécifiée 12 V, cela veut dire qu’elle est fabriquée pour fonctionner exclusivement sur une alimentation 12 V stable, comme celle des blocs domestiques.

Quand une led est spécifiée « 12 V automobile », c’est très différent, elle fonctionne à éclairement constant de 8 à 30 V.
L’éclairement  d’une  2 W led « automobile » équivaut à celui d’une 10 W halogène, mais ne croyez pas au miracle, une moins de 2 W éclairera beaucoup moins.

Led_resistance

Mauvaises leds

Il est normal qu’une led « automobile » soit plus chère car elle intègre une pompe de charge, les leds « 12 V domestique » n’ont qu’une résistance série pour une tension fixe ! 
Les leds « 12 V domestique » sont strictement à proscrire sur le bateau ou le camping-car, car la tension de batterie fluctue.

Une led indiquée « uniquement 12 V », ou non clairement spécifiée « de 8 à 30 V » est à coup sûr un bas de gamme « domestique ».
Il suffit de regarder le montage pour voir la technologie, mais si vous avez un doute, il faut tester sur un échantillon.

Procédure : Alimenter la led exactement en 13 V avec une alimentation stabilisée et mesurer le courant.
Réduire l’alimentation à 9 V. Si la luminosité et le courant baissent, perdu, c’est une led « domestique » avec résistances en série !
Pour une led automobile P = V*I est une constante de 8 à 30 volts. le courant augmente quand la tension baisse, la luminosité restant constante. .
Une led domestique explosera au-delà de 14 volts.

Voici l'exemple d'un très mauvais modèle G4 (acheté moins de 3 € rendu en Chine) qui s'avère inutilisable sur la batterie du bord.
Annoncée pour 1W, en réalité 65 mA à 12.5 V = 0.8 W, à faible rendement, éclairement très inférieur à une 5 W halogène.

Led_R

Une led « automobile » peut être constituée d’une seule led haute puissance ou de quelques leds.
Une led « domestique » est toujours constitué d’un grand nombre de petites leds en série / parallèle, avec résistances.

La lampe commerciale décrite paragraphe suivant est beaucoup plus chère mais fonctionne parfaitement comme il se doit !

 

Compléments sur les éclairages à leds

Les lampes à leds consomment beaucoup moins que les lampes à incandescence, mais il est très difficile de savoir quel est le gain précis en énergie et comment le situer face aux anciens éclairages à tubes gaz (néons) connus depuis plus longtemps.
Il est assez simple de comparer deux lampes à incandescence de puissance et de couleur voisines pour deux raisons.
Elles sont quasi omnidirectionnelles et éclairent sur un angle solide de 4 pi stéradians (de manière quasi uniforme sur 360° dans toutes les directions, autrement dit, sur une sphère complète, la source étant au centre).
Le spectre démission est large et continu.
Méthode un : En montant les deux ampoules dans deux boîtes à lumière identiques pour éclairer une scène, il faut alterner l’occultation de l’une et l’autre afin de déterminer la plus brillante.
Méthode deux : L’ombre du crayon.
Un crayon est posé verticalement sur une feuille blanche devant l’expérimentateur.
Les deux lampes nues sont placées à égale distance de telle manière que l’expérimentateur regarde les deux ombres du crayon. 
Dans les deux cas, on éloigne la source plus brillante, jusqu’à obtenir des éclairements ou ombres identiques, le rapport des distances permet de calculer les équivalences énergétiques.
La mesure se fait en prenant la moyenne avec plusieurs expérimentateurs car deux ampoules n’ont pas le même rendu spectral, et les sensibilités aux températures couleurs dépendent des individus.

Cela marche assez bien et permet de comparer (seulement) deux ampoules voisines.
Il est délicat de faire la mesure avec un fluxmètre, cellule classique de mesure, dont la sensibilité n’est pas forcément proche de celle de l’œil.

Si l’on remplace une des lampes par une led ou par un fluorescent, cela ne marche plus pour de multiples raisons.
Les spectres sont discontinus et deux expérimentateurs ne perçoivent pas de la même manière les raies présentes, certains détestent le rendu des lampes à économie.
Un éclairage à led est concentré (c’est moins vrai pour les lampes fluorescentes), il sera donc impossible à comparer avec une source omnidirectionnelle.

Il est donc impossible d’indiquer quel est le gain d’un éclairage à économies d’énergie, on peut tout au plus donner un ordre de grandeur.
Le facteur cinq ou six annoncé par les constructeur s’avère un peu surévalué pour un confort d’éclairage égal.
Il faut toutefois remarquer que les éclairages à incandescence ont atteint leur rendement optimal, mais les leds progressent sans arrêt et sont l’avenir de l’éclairage.

Sensibilité des leds à la tension

Pour une alimentation de type automobile (ou voilier), les variations de la tension batterie sont considérables et incompatibles avec un montage trop simple des leds.
Les leds doivent encore éclairer correctement en batterie basse, vers 11 V, et encaisser les 15 V et plus de la pleine charge. Il faut donc réguler en courant seulement pour compenser cet énorme écart.
Plus les leds progressent, plus elles sont fragiles car leur tension de service optimale est très proche de la tension de destruction.
C’est pour cela que l’on ne régule jamais une led en tension, mais seulement en courant par des pompes de charge spécialisées. Cela évite de mettre une résistance en série qui dissipe inutilement et fait baisser le rendement.

Pour le courant optimal donné par le constructeur, la tension de la led se stabilise exactement à la valeur optimale.
Un fusible ne sert à rien, il ne peut être assez précis ni rapide pour offrir la moindre protection.
Ne bricolez pas, utilisez toujours un circuit spécialisé, les catalogues (Maxim, Analog-Devices, Linear,…) en proposent des quantités d’excellents, avec des rendements extraordinaires autour des 90%, très simples à mettre en oeuvre.

Le problème de la polarité indifférente

Pour information, les leds blanches actuelles à haute performances ont une tension de service de l’ordre de quelques volts, la pompe de charge fournira cette tension depuis le 12 V très variable d’entrée.
Comme ces dispositifs sont destinés à remplacer une ampoule halogène dont la polarité est inconnue et que la pompe de charge est évidement polarisée, l’astuce a été de rajouter en série sur l’entrée un pont de diode. L’inconvénient est que cela nuit gravement au rendement car les deux diodes en série font chuter l’entrée 12 V de 1.5 V. La seule perte liée à ce pont de diodes médiocres est donc de 1.5/12 = 12.5 %
Quand l’autonomie est critique (lampes de plongée spéléologie), tout sera mis en œuvre pour diminuer la consommation, il sera impératif de supprimer le pont de diodes pont en le remplaçant par deux straps, mais en montant une diode en inverse et un fusible par sécurité en cas d’inversion de polarité. Il faudrait évidement alors ne pas se tromper dans la polarité au branchement. Avec le pont, la pompe fonctionne ausi bien en continu qu'en alternatif.

 

Exemple d’une led commerciale

Ce chapitre porte sur le test d’une led commerciale 12V destinée à se substituer à une halogène classique (voir liens Mantagua).

La photo montre la led et son électronique au dos, à coté de l’halogène 10 W quelle remplace avantageusement.
Le pont de diodes est en bas à droite, la self en haut à gauche. 
Notez bien la différence de l’électronique à pompe de charge, comparée au médiocre groupement de leds à résistance montrée au dessus.

Mantagua

Tests de la G4 Mantagua en situation.

Résumé des caractéristiques électriques mesurées

Les points intermédiaires sont inutiles, les courbes étant presques linéaires. 
La lampe commence à décrocher à 8 volts en encaisse 30 volts.

La puisance consommée est d'environ 1.7 W (en tenant compte de la perte de 1.5 V du pont de diodes d'entrée)

Tension
d'alimentation

Courant
15 V 115 mA
12 V 148 mA
8 V (décrochage) 191 mA

Principe de réalisation

La réalisation électronique est conforme à la note d’application du circuit utilisé, le régulateur à découpage LM 2675 de National Semiconductor. 
Le circuit fonctionne en interrupteur abaisseur, il découpe la tension d’entrée à 250 kHz (période 4 µs), en conduisant pendant un temps d’autant plus court que la tension est élevée.
Exemple, si l’on veut obtenir 5 volts, la conduction sera de 25% du temps sous 20 V d’alimentation, de 50% sous 10 V, et de 75% sous 8V (décrochage en dessous).
Le créneau de sortie est lissé par un condensateur pour obtenir une tension continue.


Test visuel subjectif

Dans le camping-car, l’éclairage de la couchette arrière est assuré par deux spots symétriques équipés d’origine d’ampoules halogènes de 10 watts.
Pour réaliser une comparaison visuelle de la led en situation, une seule de ces ampoules a été remplacée par une led.
De nuit, les résultats subjectifs sont flagrants, la led avec ses 1.7 W consommés, éclaire presque autant que l’halogène de 10 W, son blanc est plus intense et elle est indépendante de l’état de charge de la batterie.

Dissipation thermique perdue

Une lampe à filament dissipe beaucoup d’énergie thermique, inutile pour l’éclairement, mais les nouvelles leds de puissance chauffent aussi !
Par manque de temps, le petit essai très simple au calorimètre n’a pas encore été réalisé pour en déterminer les valeurs objectives.
Pour information, comment réaliser une mesure très simplifiée au calorimètre.
Le calorimètre sera constitué par une enceinte isolante, une bouteille thermo avec un gros bouchon polystyrène convient bien. Un thermomètre de laboratoire traverse le bouchon. Il peut être remplacé par un thermomètre électronique à sonde déportée (gadget à quelques euros). Deux fils traversent le bouchon pour alimenter en 13 V l’ampoule à tester.
Premier test : Placer l’ampoule, fermer l’enceinte et alimenter à 13 volts. La température monte rapidement, chronométrer le temps pour grimper de 10 degrés.
Deuxième phase : Dans les mêmes conditions, remplacer l’ampoule par la led en relevant le nouveau temps.
Nous pouvons déjà dire quel système chauffe le plus, les temps étant très différents.
Troisième phase : Installer maintenant une simple résistance, en choisissant par tâtonnements des valeurs (tension et résistance) pour retrouver des temps voisins.
En appliquant P=V²/R, on obtient les ordres de grandeurs des puissances dissipées inutilement.

Le rendement thermique n'est pas fameux.
Le pont dissipe 1.6 V * 0.15 A soit 0.25 W
La résistance de 3.9 ohms de l'entrée feedback sous 1.21 V dissipe 0.4 W
Il reste 1.7 – 0.25 – 0.4 soit environ 1 watt, moins les pertes de rendement du montage (buck converter) pour la led, le reste étant perdu en chaleur.

Effets pervers du découpage

La fréquence de base du découpage de 250 kHz, celles variables générées par le temps actif et le temps passif de commutation, leur combinaison et tous les harmoniques impairs qui en découlent, créent un spectre de bruit très étendu qui peut perturber la réception radio.
Il n’y a aucun filtre d’origine, dans les installations sensibles, il faudra prévoir de sérieux antiparasitages sur les alimentations.

Autre défaut de la led

La led Mantagua présente un gros défaut si on la met en place dans un réflecteur parabolique de liseuse fixe, prévue pour être focalisée au foyer de l'ampoule et éclairer  le livre que n'on tient en position assise dans le lit. La forme et la direction de son faisceau sont absolument incompatibles avec le montage d'origine, et une fois en place, la liseuse éclaire le sommet du crâne, le livre est dans le noir.
La seule solution est de garder les halogènes d'origine et ne plus les utiliser mais de d'ajouter une liseuse à flexible ou à spot en bricolant un modèle commercial.

Bilan global

Pour résumer, hormis le problème du prix beaucoup plus élevé, le remplacement des halogènes s’avère une nécessité pour économiser l’énergie dans un facteur de l’ordre de cinq, ce qui est énorme.
Il faut privilégier le remplacement des lampes les plus souvent allumées.

 

Choix du type de led

Pour le choix des leds il faut prendre en compte divers critères

 La puissance évidement.

 Le rendement : Plus la led est récente plus sa technologie est évoluée et meilleur est son rendement. Les progrès sont permanents.

 La couleur : De nombreuses nuances existent entre le blanc « froid » jusqu’aux jaunes.
Les personnes les plus âgées préfèrent les teintes jaunâtres, les plus jeunes les blancs bleutés.

 Et le critère le plus délicat, l’angle d’ouverture.
Ce n’est pas toujours très évident de trouver la documentation indiquant les diagrammes de rayonnement. N’en achetez pas un lot avant d’avoir testé, il faut en prendre une seule en échantillon, la tester en condition, et  si elle convient, commander la suite.

 Dernier critère : Le prix ! Suivant la filière d’approvisionnement, il existe un écart de un à cinq sur le prix. Merci de ne me pas me demander qui est le moins cher…

 

L'avenir, led ou fluocompactes ?

Une alternative aux leds existe en éclairage économiques. 
Les lampes fluorescentes, ou " néons ", ou fluocompactes sont connues depuis très longtemps, elles sont maintenant bien au point. 
Les rendements et la qualité de la lumière sont proches de ceux des leds.
Les électroniques sont de complexité voisines pour fournir les quelques volts à fort courant des leds ou la centaine de volts à courant faible des fluos, à partir du 12 V.
Les petits fluos se présentent en tubes droits ou enroulés en forme d'ampoule. Suivant les cas, l'une ou l'autre solution sera choisie.

Les tubes fluocompacts ont toutefois de très gros défauts !

 Utilisés sur le secteur, ils présentent une puissance réactive très défavorable pour le fournisseur de courant qui ne le facture pas au consommateur.
Pour une utilisation en basse tension sur batterie, ce défaut n'est pas gênant, l'électronique l'absorbe bien.

 Elles sont extrêmement polluantes, l’enveloppe contient de multiples produits toxiques qui se répandent dans l’environnement une fois le verre brisé. Ce sont des déchets mon recyclables.

 Elles émettent un rayonnement électromagnétique intense dont les conséquences physiologiques sont encore mal très connues.

Les tubes fluocompacts sont une aberration écologique, ils devront disparaître à moyen terme pour laisser définitivement la place aux leds quand elles auront encore évolué.
Pour le moment elles restent autorisées, et même présentées comme « écologiques », faute de mieux pour remplacer les ampoules à filament définitivement condamnées.

 

Montage d'un scialytique

La réalisation a été faite pour un client qui reste propriétaire de l'étude, mais les généralités sont publiables. 
Pour des montages utilisant de grandes quantités de leds, il est indispensable de les regrouper en petit panneaux interchangeables facilement pour la maintenance. L'expérience montre que des modules de 100 leds sont un bon compromis les modèles de l'époque tournaient autour du volt. 
Chaque bloc est alimenté par une bonne pompe de charge embarquée afin de pouvoir brancher facilement en 220 V alternatifs avec de faibles courants et donc des fils fins et d'alimenter les leds au courant précis indiqué par le constructeur. 
Les premiers montages utilisaient des groupements en série parallèle, mais cela s'est avéré inutilement compliqué et abandonné. Les leds sont fiables et ont peu de dispersion, le montage des 100 leds en série s'avère idéal. 
La grande difficulté vient de la disposition mécanique et de la réalisation du châssis porteur, car une fois les modules en place, la distance entre les leds d'un même module et de celles des modules adjacents doit être identique. Cela interdit le montage en quinconce et impose un espacement minimal entre les leds. 
Il est possible de réaliser un module de 100 diodes de 5 mm sur une plaque 10*10 cm. Si l'on serre davantage, il y aura des trous désagréables entre les modules. Un panneau d'environ 1*1 m contient donc 100 modules de 100 leds et constitue un petit scialytique acceptable. L'expérience montre qu'en usage quotidien de cinq heures, une led grille entraînant le claquage de son module de 100 moins d'une fois par mois. Ce trou n'empêche pas de travailler, la maintenance avec remplacement du module et le dépoussiérage du scialytique prend moins d'une demi heure. 
Il faut ruser pour placer une vis dans chaque coin qui tient quatre panneaux adjacents. Cela permet de remplacer rapidement un panneau sans accéder à l'arrière en dévissant quatre vis.
Il serait possible de doubler les séries de leds par des zeners pour éviter de perdre un module complet lors d'une panne d'une led, mais cela augmente trop le prix final est s'avère superflu. La fiabilité impose la simplicité du montage.

Les leds modernes étant beaucoup plus performantes, une nouvelle étude donne de meilleurs résultats avec des modules hexagonaux tenus par une seule vis centrale

 

Essais de quelques lampes à leds

J'ai testé (enre autres) trois modèles issus d’un site marchand offrant un bon choix.

La photo montre ces trois produits :

 Trois lampes

Inova Microlight

Cette lampe est vraiment minuscule. L’éclairage est étonnement puissant pour la taille ! La notice indique une autonomie de 14 h sur la pile bouton 2016 lithium remplaçable. Cette valeur (non vérifiée) est probablement très optimiste.
Ce joli gadget est très séduisant, et constitue un cadeau apprécié, c’est un accessoire utile pour le porte-clefs.

Personal Safety Survival

Cette lampe est curieuse et étonnante. Elle fonctionne sur une pile (ou NiMh) 6F22 de 9 V, ce qui n’est pas le meilleur choix en terme de rapport énergie/poids. Les piles classiques R6 sont plus performantes, mais il n’aurait pas été possible de faire aussi compact. La surprise vient du fait que cette lampe ne s’éteint jamais ! Elle a un mode « sommeil », à très faible énergie. Cela permet de la retrouver facilement la nuit en émettant une lumière assez faible pour fonctionner ainsi deux ans, mais suffisante pour lire sa montre ou un texte à quelques centimètres de distance.
Toutes ces valeurs d'autonomie sont données par la notice, elles sont très optimistes.
L’appui sur le poussoir fait passer en mode éclairage économique (200 h), puis « fort », ce qui est très relatif (40 h), puis clignotant (200 h). Elle s’éteint, ou plus exactement passe en mode sommeil, très faible, automatiquement après 25 minutes d’utilisation.
Les mesures suivantes montrent que ces chiffres d'autonomie annoncés sont très gonflés, ils ont été relevés avec pile lithium (très chère). La consommation décroît quand la pile s'use, la lumière aussi, ces durées ont eté extrapolées jusqu'à l'extinction totale. En pratique, le dixième des valeurs annoncées est raisonnable.

Pour information, ordre de grandeur des capacités et des prix des divers modèles :

Technologie des 6F22 (9 V)
Capacité
Prix moyen
Lithium (jetable)
1200 mAh
15 €
NiMh dernière génération 
(rechargeable quelques centaines de fois )
200 mAh
10 €
Alcaline très haute capacité (jetable)
500 mAh
3 €

Plus habitué à des lampes à multi leds surpuissantes avec quelques piles R6, je trouve le mode « fort », un peu limité en champ, mais c’est la rançon du volume très compact avec led unique, privilégiant l’autonomie et le faisceau étroit pour une grande portée.
Malgré ces deux limitations, cette lampe est très séduisante et offre sous un petit volume, d'excellentes performances.

La coque est en caoutchouc, de réalisation soignée. Celle lampe plaira aussi aux petits qui ont peur du noir et auront cette étrange lueur sur leur table de nuit.

Consommations en fonction des tensions de pile

Tension
(volts)
5
6
7
8
9

"sommeil "
( µA )

17
23
29
35
41
Faible
( ma )
2.2
3
4
5
6
Fort
( mA )
25
37
53
65
80
Flash
( mA )
11
15
20
25
30

Mesures sur la Personal Safety Survival

Application amusante de ces mesures : Il est très facile de connaître avec une grande précision l'état de la pile, il suffit de se mettre en mode flash et de mesurer la période des éclairs.

Cela peut se faire au chronomètre en comptant quelques dizaines d'éclats, mais ces mesures ont été faites plus sérieusement et automatiquement avec un oscilloscope numérique, Tektronix TDS3012, aux bornes d'une photodiode étalonnée :
Photodiode Telefunken BPW21R

La mesure du courant en mode flash est délicate, il faut intégrer les pics.

L'oscillogramme suivant montre une période de 343 ms, rapport cyclique 20 %, correspondant à une pile neuve de 9 V.

Tension
Pile (V)

Période
flash (sec)
3
1.50
2.5
1.20
4
0.95
4.5
0.75
5
0.70
5.5
0.60
6
0.55
6.5
0.50
7
0.46
7.5
0.42
8
0.39
8.5
0.37
9
0.34

Mesures du flash à la photodiode

 

 

Nightstar

Lampe à induction magnétique, dite , elle ne nécessite aucune pile. Il suffit de l’agiter violement 30 secondes pour bénéficier de 10 minutes de lumière (décroissance lente). 
Cette lampe éternelle sans déchet est écologique et sera très appréciée de ceux qui culpabilisent en jetant de vieilles piles au recyclage (approximatif). Elle est techniquement intéressante car sans aucun accumulateur qui se dégrade à vide. Le système utilise une super capacité qui accepte sans problème d’être totalement déchargée. En l’agitant, l’aimant mobile se déplace devant une bobine et la variation de champ magnétique produit le champ électrique redressé fournissant l’énergie au " réservoir ".
Cette lampe sera toujours disponible en dernier secours quand toutes les piles ont lâché, c’est un élément de sécurité parfait pour des conditions de survie. Vous pourrez l’oublier des années dans la boîte à gants de la voiture, elle sera toujours opérationnelle lors d’un incident nocturne.
La lumière n’est pas forte mais elle suffisante pour se sortir d’un mauvais pas. L’intensité décroît peu à peu, quand elle devient trop faible, il suffit de l’agiter à nouveau pour retrouver un niveau suffisant.
Ce coté " éternel " est séduisant. Elle présente toutefois un inconvénient majeur à prendre en compte. L’aimant mobile est extrêmement puissant ! 
Cela un coté très amusant, car suspendue par un fil elle s’oriente pour éclairer vers le nord…
Le défaut du champ intense est qu’il faut absolument l’éloigner de tout le matériel sensible, les compas magnétiques du bord, évidement, mais aussi les matériels informatiques, disques durs, disquettes, moniteurs crt… Il faudra être très sensibilisé par ce problème, mais cela ne fera pas hésiter, c’est un matériel indispensable en particulier pour les urgences et la survie. Elle et robuste et totalement étanche, flottante, rien n’est démontable. Certaines résistent aux hydrocarbures.

D'autres systèmes sont plus pratiques que " la branlette ", ils utilisent une petite dynamo activée par des contractions de la main ou par une manivelle ce qui permet un éclairage plus continu sans susciter des commentaires grivois.

Claquage de led

Ma led dite éternelle est morte après quelques heures ! Elle était pourtant alimentée et refroidie correctement, comme le préconise le constructeur.

On est bien peu de chose en ce bas monde… Tout le monde vante les durées de vies énormes de ces bijoux, mais problème, les bacs de recyclages en sont pleins de cadavres.

Pour comprendre ce problème, il faut s'intéresser à la technologie de fabrication.
Les premiers modèles claquaient suite à des dopages et des passivations mal maitrisés. Le claquage était au niveau de la puce. Ces modèles avaient une connexion par bonding, c'est-à-dire que la puce était reliée aux électrodes par un fin fil d'or thermosoudé, une vraie œuvre d'art très fiable !
Les prix s'étant écroulés, l'or était trop cher et la liaison a été remplacée par un minuscule point de colle avec des traces d'argent. Il y en a tellement peu que le pont conductif peut se limiter à quelques atomes, il chauffe et se rompt.
C'est pour cela que certaines leds l'allument bien à froid puis claquent après un petit temps de chauffe. Dans certains cas, le pont refroidit, se reconstitue et la led clignote erratiquement.

 

Liens leds

Quelques fournisseurs de leds blanches

Tous les revendeurs en ont au catalogue, mais tous les produite ne se valent pas, les bas de gamme chinois ne sont pas vraiment chères mais ne valent pas plus...

Leds blanches 2.2 W, parfaits remplacements des 10 W halogènes, à ne pas confondre avec les bas de gamme chinois : marineled.fr/produit_G4.php

Les leds Mantagua : mantagua.fr
ampoule-leds.fr
Forum leds : led-fr.net

Remplacer les ampoules par des leds (voir les courbes comparatives) : techt.ch/leds/LedLight

Cherchez sur Google les nouvelles leds blanches puissantes, les liens changent très vite :" Luxeon ", " Rebel led ", " Cree led ", ... et plus généralement " white led " et "ultrabright led " 
Les platines spécialisées à pompe de charge (12 V vers 3 ou 4 V) se trouvent pour quelques dollars.

 

Torches et frontales

Il y a maintenant beaucoup de torches et frontales en monoleds surpuissantes Cree, Luxeon, Seoul, ..., de 1 à 3 W et plus, fouillez par exemple : dealextreme
Ce site sympathique m’a fourni des échantillons, dont trois sont testés au dessus, il offre un choix de modèles très intéressants, allant jusqu’au puissants projecteurs de plongée : lampesdepoche.com

 

Pompes de charges et circuits découpeurs

Circuits spécifiquement adaptés pour alimenter des leds blanches avec une tension quelconque et très peu de composants annexes. Il n'est pas possible d'obtenir de si bons rendements en composants discrets.
National Semiconductor pour 1 à 4 leds individuelles, LM279x : national.com/pf/LM et le LM2675 : national.com/pf/LM/LM2675
Ckez Maxim entre autres, MAX1848 : maxim-ic.com

 

 

Éclairage rouge de nuit pour la table à carte

En navigation de nuit, il faut disposer sur la table à carte d'un éclairage rouge qui permet de trouver son petit matériel, consulter cartes et instruments, sans altérer l'accoutumance à la vision nocturne qu'une lumière blanche fait perdre pendant longtemps. Cette lumière non agressive a aussi l'avantage de ne pas empêcher les équipiers de dormir dans le carré. La méthode classique consiste à vernir un plafonnier en rouge et d'utiliser une ampoule puissante, mais le rendement est très médiocre. Cet éclairage qui reste allumé des heures, consomme et chauffe inutilement. Il faut faire mieux !

J'ai trouvé en super marché (Carrefour), dans un bac de taïwaneries soldées un magnifique troisième feu stop pour moins de 3 euros. Il est constitué de 28 leds très haute luminosité, il consomme 350 mA sous 12 volts soit 4 watts.

  Feu à leds

La brillance est exceptionnelle et en supprimant le boîtier plastique, on obtient une barrette en circuit imprimé avec les leds en ligne.
Cela constitue une magnifique lampe rouge pour la table à carte, facile à cacher derrière une baguette.
La luminosité est très supérieure à celle d'une navette 10 watts avec cache verni rouge. Le rendement énergétique du système à led est bien meilleur qu'avec l'éclairage à ampoule.
Mon seul regret est de ne pas en avoir pris un lot pour les copains, car c'était un très bon matériel, des leds de cette qualité à un euro la douzaine, c'est imbattable.

Vérifier la continuité

Publié dans Electricité, énergie à bord dimanche, 16 novembre 2014 00:00 0

Méthode de vérification de la continuité

Il faut réaliser un bricolage très simple. Récupérer une puissante ampoule de phare de voiture d'une cinquantaine de watts. Cela permet de faire débiter quatre ampères. Souder deux bouts de fils sur l'ampoule, par exemple sur une prise femelle type secteur. Relier un des plots à un fil d'une dizaine de mètres relié à un positif batterie (après fusible) pour pouvoir parcourir tout le bateau ampoule à la main. L'autre plot de la prise sera relié à une pointe de touche, par exemple par un cordon de multimètre.
Il faut maintenant piquer toutes les parties métalliques du pont, le gréement, sans oublier rail de fargue, rails de chariots, winches. L'ampoule doit toujours s'allumer au maximum.

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