Autant en emporte le vent - Free

Ralentissement(ailette face au vent)Accélération(vent arrière)0° 360°030371 - 12Figure 1 : La déformation des signaux ci après n’est pas réellement représentative,et peut varier en fonction du montage du capteur. De plus la déformation due auvent est pratiquement invisible à l’oscilloscope.L’approche choisie présente l’avantage,de réduire sensiblement la mécanique,ainsi que l’usure et les risquesde panne qui en découlent forcément àplus ou moins long terme. La lecturedes résultats de la mesure, la vitesseet la direction du vent, pourra se fairesur un écran LCD, sur un PC ou sur uninstrument de navigation (compatibleNMEA) via la sortie série.Les anémomètres et girouettes, mêmemontés sur un seul et unique support,utilisent en général deux capteurs biendistincts. En ce qui concerne les anémomètres,de nombreuses solutionsont été essayées, capteurs optiques,aéro-générateurs, ou encore contactsILS. Mais celle qui présente le moinsd’inconvénients est certainement, l’utilisationd’une roue à 3 godets faisanttourner un petit aimant devant un capteurà effet Hall. Dans ce montage nousutiliserons deux capteurs UGN 3503,qui délivrent une tension proportionnelleau champ magnétique (de l’ordrede 1 mV par Gauss). Ces capteurs,auxquels nous consacrons un petitencadré, sont peu sensibles aux salissures,et peuvent être complètementnoyés dans la résine, consomment peuet ne créent pas de rayonnementsparasites comme les ILS (Interrupteur àLame Souple)...Pour les girouettes, il y a eu des montagespotentiométriques, des capteursoptiques à code Gray, et autres, maisencore une fois les capteurs à effetHall à réponse linéaire restent unevaleur sûre. Le montage proposé ici,est une adaptation simplifiée du systèmeRotavecta, qui présente l’énormeavantage de se passer complètementde la mécanique réservée à lagirouette. Seule reste la roue à3 godets de l’anémomètre...Le principeL’originalité de ce système, réside dansla petite ailette ajoutée sur l’un destrois godets. C’est elle qui va créersoit, une très légère accélération, soitun ralentissement de la partie mobile,et ce, en fonction de son orientationpar rapport au vent. Si l’on prend alorsun point de référence angulaire parrapport au vent (sur la partie fixe), ondoit pouvoir, en utilisant au moinsdeux capteurs disposés à 90 ° l’un del’autre, connaître la direction du vent.Pour cela la méthode retenue, est demesurer la valeur moyenne (pourchaque capteur) sur un nombre précisde rotations. Chaque variation de ladirection du vent entraînera une légèrevariation de ces deux valeurs moyennes.Une table de référence angulaireà deux entrées, permet ensuite aumicrocontrôleur de fournir une directionangulaire [en degrés]. Notre anémomètre,utilisera uniquement deuxcapteurs à effet Hall à réponse linéaire,délivrant une tension proportionnelleau champ magnétique. On obtientainsi pour chaque capteur une tensionproche d’une sinusoïde (voir figure 1)dont la fréquence est fonction de lavitesse du vent et de la valeurmoyenne liée à sa direction.SynoptiqueLe synoptique de la figure 2 ne réservepas de grosse surprise. On y reconnaîtles 2 capteurs à effet de Hall disposés à90 ° l’un de l’autre.Une paire d’amplificateurs de mise enforme, un par capteur, donne auxsignaux produits par ceux-ci une formeque le CAN (Convertisseur Analogique/Numérique)intégré dans le PICpeut traiter. Le bloc écrêteur évite unesurcharge de l’entrée de capture/comparaisondu 16F876. Ce dernier pilotel’affichage LCD et, parallèlement, fournitun signal de sortie série de formatNMEA (Marine) pouvant égalementêtre décodé par le biais d’un PC.Ceci nous amène à la version électroniquedu synoptique…Le schémaLe schéma (figure 3) n’est pas des pluscompliqués, il est essentiellementconstitué par le microcontrôleur, IC2,un PIC16F876 de chez Microchip (onpourra en télécharger la fiche de caractéristiques,pas moins de 218 pagespour toute la famille, à l’adresse donnéeen fin d’article), et par un double ampliopérationnel de mise en forme dessignaux issus des capteurs. Ce microcontrôleurd’un type bien connu, peutêtre facilement programmé grâce à samémoire Flash et son mode de liaisonsérie. Il intègre un CAN 10 bits, dont onutilisera 2 entrées, ainsi qu’un module« capture/compare », dont on utiliseune entrée, pour mesurer la période dusignal de référence. L’ampli opérationnelLM358, IC1, permet d’ajuster l’amplitudedes signaux, afin de profiterpleinement de l’échelle du CAN du PIC.Les 2 capteurs UGN3503, IC5 et IC6,sont reliés à la platine principale par lebiais de l’embase à 4 contacts K3 dontles contacts servent respectivement àune alimentation +5 V et à une masse5/2004 - elektor 45