IC378L08+8VIC4LM78L05+5V+5V10kR910kR10BT112VC71µ25VC1 8IC11µ 416VC5100nJP1NMEAJP2ETAL+5V1kR7+5VP1D2 D32x 1N4148C4R810k+5VBC547T1IC5UGN3503U121233IC6UGN3503UK4H1H2K5C61µ16VK3H1H2R45k6+5VP2R55k6+5VP350k67IC1.B5IC1 = LM3584k7P450k21IC1.A34k7C215p100n20111RC0MCLR12R11IC2 RC113RC2RC314RC4152RA0/AN0RC5163RA1/AN1 RC6/TX174RA2/AN2 RC7/RX185RA3/VREF6RA4/T07RA5/AN4 RB0/INT2122RB1PIC16F876 23RB2RB3/PGM249OSC1RB425RB526X1RB62710OSC2RB72816MHz8 19C310k15p10kR6RSR/WEND7D6D5D4R21k5R11k8K2+5VD11N4148R31k5LCD2 x 16162738495K1030371 - 11SUB D9Figure 3 : Le schéma de notre girouette se résume à peu de choses, un PIC se chargeant de la majeure partie du travail.m<strong>en</strong>cera par la mise <strong>en</strong> place des composantsde petite tail<strong>le</strong>, <strong>le</strong>s composantsà « développem<strong>en</strong>t vertical »étant montés <strong>en</strong>suite. Le quartz X1 estun modè<strong>le</strong> à boîtier miniature. Le PICsera monté sur un support de bonnequalité assurant un bon contact et unebonne stabilité mécanique.La fabricationdu capteurLe minuscu<strong>le</strong> circuit imprimé rond quel’on retrouve accolé à la platine principa<strong>le</strong>sert de support aux capteurs àeffet Hall qui seront soudés à la mêmehauteur. Il peut être logé dans l’extrémitédu tube PVC et bloqué grâce à dela pâte époxy par exemp<strong>le</strong> (pratique etrésistant). L’axe sera fabriqué avec unaxe métallique (que l’on pourra év<strong>en</strong>tuel<strong>le</strong>m<strong>en</strong>tdériver d’une vis) de ∅ 3,traversant <strong>le</strong> rou<strong>le</strong>m<strong>en</strong>t à bil<strong>le</strong> (oupalier <strong>en</strong> Téflon…). Sur <strong>le</strong> prototype,l’aimant tournant a été collé sur l’axe(la vis) à la col<strong>le</strong> époxy, et <strong>le</strong> rou<strong>le</strong>m<strong>en</strong>ta été bloqué dans la pâte époxy. Laroue à godets sera fermem<strong>en</strong>t visséesur l’axe. (Cette roue à godets estdisponib<strong>le</strong> sous forme de pièce détachéeauprès des rev<strong>en</strong>deurs de lamarque AUTOHELM).Il est quasim<strong>en</strong>t exclu de fabriquer sapropre roue à godet à l’aide, par exemp<strong>le</strong>,de demi-bal<strong>le</strong>s de ping-pong. Il est<strong>en</strong> effet indisp<strong>en</strong>sab<strong>le</strong>, pour un fonctionnem<strong>en</strong>tcorrect du montage, que cetteroue à godets soit parfaitem<strong>en</strong>t équilibrée,ce qui est loin d’être évid<strong>en</strong>t vul’ai<strong>le</strong>tte dont est doté l’un des godets.Les programmesLe programme VEC16MPU.hex (au formatINHX8M) est prêt à être implantédans <strong>le</strong> PIC via un programmateurcompatib<strong>le</strong>.Les logiciels TUNE et ANEMO, écrits <strong>en</strong>Delphi, permett<strong>en</strong>t, respectivem<strong>en</strong>t, demodifier <strong>le</strong>s réglages de l’anémomètreet de la girouette et d’afficher <strong>le</strong>s donnéessur <strong>le</strong> PC. Nous y revi<strong>en</strong>drons dans<strong>le</strong> paragraphe consacré à l’étalonnage.Le fichier de programmation duPIC16F876 est disponib<strong>le</strong> au téléchargem<strong>en</strong>tsur notre site Internet sous ladénomination EPS030371-11 ; il existeéga<strong>le</strong>m<strong>en</strong>t sous la forme d’une disquettepour ceux d’<strong>en</strong>tre nos <strong>le</strong>cteursqui n’aurai<strong>en</strong>t pas accès à la Toi<strong>le</strong>. S’ilvous est impossib<strong>le</strong> de programmervous même <strong>le</strong> PIC, il existe <strong>en</strong> versionprogrammée, auprès des adresseshabituel<strong>le</strong>s, sous la dénominationEPS030371-41.Réglage des amplisLa première des choses à faire, aprèsmise sous t<strong>en</strong>sion, est de rég<strong>le</strong>r <strong>le</strong>srésistances ajustab<strong>le</strong>s multitours P1 àP4, afin que <strong>le</strong>s 2 signaux issus des5/2004 - e<strong>le</strong>ktor 47
H1H2Liste des composants :Résistances :R1 = 1kΩ8R2,R3 = 1kΩ5R4,R5 = 5kΩ6R6,R8 à R11 = 10 kΩR7 = 1 kΩP1,P4 = ajustab<strong>le</strong> multitour vertical 47 kΩréglage dessus (Se<strong>le</strong>ctronic par exemp<strong>le</strong>)P2,P3 = ajustab<strong>le</strong> multitour vertical 4kΩ7réglage dessus (Se<strong>le</strong>ctronic par exemp<strong>le</strong>)Cond<strong>en</strong>sateurs :C1,C6 = 1 µF/16 VC2,C3 = 15 pFC4,C5 = 100 nFC7 = 1 µF/25 VSemi-conducteurs :D1,D2 = 1N4148T1 = BC547IC1 = LM 358IC2 = PIC16F876 (programméEPS030371-41)IC3 = 78L08IC4 = LM78L05IC5,IC6 = UGN 3503 (Al<strong>le</strong>gro)Divers :X1 = quartz 16 MHz boîtier miniatureK1 = embase sub-D 9 voies femel<strong>le</strong> <strong>en</strong>équerreK2 = embase autosécab<strong>le</strong> à 3 contactsK3 = embase autosécab<strong>le</strong> à 4 contactsJP1,JP2 = embase autosécab<strong>le</strong> à2 contacts + cavalieraffichage LCD à 2 lignes de 16 caractèresmorceau de tube PVC de 32 mm desection et de 20 cm de long <strong>en</strong>vironK5IC6IC5K4D2C6R4P1P2K3030371-1D3IC1R5R7R8P3P4T1C3X1(C) ELEKTORC2IC2R11JP2JP1K2R10R9R6C1C4IC4C5R2D1R3R1- +030371-1K1IC3C7Figure 4 : Sérigraphie de l’implantation des composants de cette platine toute <strong>en</strong> longueur.ampli-op balai<strong>en</strong>t parfaitem<strong>en</strong>t uneplage de t<strong>en</strong>sion de 0,5 à 4,5 V. I<strong>le</strong>xiste pour cette opération, uneapproche soit matériel<strong>le</strong>, avec oscilloscope,soit logiciel<strong>le</strong>, la fonctionMin/Max du logiciel TUNE. Dans <strong>le</strong>premier cas, on visualise <strong>le</strong>s signaux(pattes 1 et 7 de IC1, <strong>le</strong> LM358) à l’oscilloscopetout <strong>en</strong> faisant tourner laroue à godets (au sèche-cheveux <strong>en</strong>position 1 (pas trop chaud) par exemp<strong>le</strong>).Rég<strong>le</strong>r au mieux <strong>le</strong>s ajustab<strong>le</strong>sP1, P4 (pour <strong>le</strong> gain) et P2, P3 (pour <strong>le</strong>décalage) de façon à ce que <strong>le</strong>ssignaux sinusoïdaux balai<strong>en</strong>t la plagede 0,5 à 4,5 V <strong>en</strong> veillant à ce qu’ils nesoi<strong>en</strong>t surtout pas écrêtées. C’est cequ’illustre l’oscillographe de lafigure 2. Ceux qui ne dispos<strong>en</strong>t pasd’un oscilloscope n’ont pas étéoubliés, <strong>le</strong> programme de réglage(dont nous allons par<strong>le</strong>r ci-dessous)comporte une fonction « Mim/max »qui « trace » <strong>le</strong>s niveaux des deux capteurssur l’écran du PC.Cette solution implique que <strong>le</strong> montagefonctionnel soit connecté au PC.Une fois <strong>le</strong> programme démarré, unclic sur <strong>le</strong> bouton « Min/max » se traduitpar l’apparition, au bout dequelques secondes, du message« ‘*** Min/max ***’ ».Etalonnagede l’anémomètreL’anémomètre mesure <strong>en</strong> fait unepériode de rotation et effectue <strong>le</strong> traitem<strong>en</strong>tVitesse = Kanemo/période. Lavitesse affichée est proportionnel<strong>le</strong> à lava<strong>le</strong>ur K (35500 par défaut), <strong>le</strong> logicielde réglage, TUNE, recalcu<strong>le</strong> cette constante<strong>en</strong> fonction de la vitesse lue et dela vitesse réel<strong>le</strong> (obt<strong>en</strong>ue par <strong>le</strong>cturedu compteur de vitesse d’une voiturepar exemp<strong>le</strong>).Le réglage (modification év<strong>en</strong>tuel<strong>le</strong> dela va<strong>le</strong>ur initia<strong>le</strong> du fichier .hex) du facteurde vitesse (Kanemo) consiste à faireun rapport <strong>en</strong>tre la vitesse affichée <strong>le</strong>l’affichage LCD, la vitesse réel<strong>le</strong> et <strong>le</strong>facteur de vitesse se trouvant déjà <strong>en</strong>mémoire. Il faut <strong>en</strong> tous cas comm<strong>en</strong>cerpar lire <strong>le</strong> PIC. Le programme TUNE affiche« x.y (z) » où <strong>en</strong> fait z = facteur devitesse = y + 256*x.ÉtalonnageangulaireChaque capteur étant différ<strong>en</strong>t, (forceet ori<strong>en</strong>tation de l’aimant, etc.), il estindisp<strong>en</strong>sab<strong>le</strong> de recalcu<strong>le</strong>r la courbed’étalonnage de chaque réalisation.C’est là que <strong>le</strong>s choses se compliqu<strong>en</strong>t,d’autant plus que la « qualité » du v<strong>en</strong>test alors ess<strong>en</strong>tiel<strong>le</strong> ! Par exemp<strong>le</strong>, <strong>le</strong>jet d’air d’un sèche-cheveux est bi<strong>en</strong>trop conc<strong>en</strong>tré pour permettre unebonne détermination de la direction.Ri<strong>en</strong> ne vaut alors un vrai courant d’air.C’est là qu’il est fait appel au réglagelogiciel de la girouette. Pour <strong>le</strong> calculde la direction du v<strong>en</strong>t, chaque capteura une lookup tab<strong>le</strong> de 72 va<strong>le</strong>urs (pourun pas de 5 °). Pour cela <strong>le</strong> logiciel deréglage se base alors sur 8 points pourinterpo<strong>le</strong>r chaque courbe, ce quirequiert de re<strong>le</strong>ver un total de16 va<strong>le</strong>urs. Il est donc nécessaire demesurer 2 va<strong>le</strong>urs tous <strong>le</strong>s 45 ° d’ang<strong>le</strong>.Cette opération d’étalonnage peut êtrelongue... Il faut faire tourner lagirouette de 45 ° <strong>en</strong>tre chaque <strong>le</strong>ctureet pr<strong>en</strong>dre des va<strong>le</strong>urs bi<strong>en</strong> stab<strong>le</strong>s48e<strong>le</strong>ktor - 5/2004