Le Pluviomètre Support : Une station météo Réalisation : Etude du pluviomètre électronique Problématique : Une station météo est présente au lycée ; elle est constituée d’un thermomètre au mercure, d’un pluviomètre (à vidage manuel), d’une girouette (traditionnelle) et d’un anémomètre. On veut automatiser la mesure des précipitations.

Notre pluviomètre à Auget Sommaire Présentation Globale Cahiers des charges Station météo Le pluviomètre en générale Pluviomètre maison Notre pluviomètre à Auget Présentation Premier contact Etude du système Principe de fonctionnement mécanique Capacité de stockage de notre auget

Exploitation du système Sommaire Exploitation du système Interrupteur à lame souple Fonctionnement Pourquoi l’I.L.S ? Interactivité Carte ControlBoy Pourquoi avoir besoin d’une carte d’acquisition ? Qu’est ce que Controlboy ? Pourquoi créer un programme ? Coordination des groupes Présentation du programme et de l’algorigramme

Présentation Globale Notre but finale, dans la réalisation de notre pluviomètre électronique, est d’« Afficher et de mémoriser la hauteur des précipitations cumulées ». Notre support est une station météo. Le jury attend de notre part un pluviomètre raccordé à un afficheur qui indique la hauteur des précipitations.

Présentation Globale Il est demandé de réaliser un pluviomètre électronique permettant d’afficher la hauteur des précipitations. De prévoir une commande de remise à zéro (dans notre cas, la touche 0 du clavier ControlBoy)

Station météo La station météo est née de la météorologie. La météorologie étudie les phénomènes atmosphérique tels que les nuages, les dépressions, les précipitations … afin de comprendre comment ils se forment et évolue. Ceci est aussi a but préventif ( prévoir les ouragans …) La météorologie est l’une des branches de la géophysique qui se consacre à l’étude des éléments du temps (température, précipitations, vents, pression, etc.) et à la recherche de modèles sur les mouvements de l’atmosphère.

Le pluviomètre en générale Une station météo comporte plusieurs appareils

Le pluviomètre en générale Définition : Le pluviomètre est relatif à la pluviométrie. La pluviométrie est l’étude de la répartition des pluies dans l’espace et dans le temps. L’eau est supposée uniformément répartie et non sujette à l’évaporation. Les mesures effectuées sont exprimées en millimètres (mm) ou bien en litres par mètre carré (l/m²) Benedetto Castelli : Inventeur du pluviomètre en 1639. Ordre de grandeur : Guyane ≈ 3600 mm / an Grenoble ≈ 1000 mm / an Mali ≈ 100 à 200 mm / an Crues du Sud-est de la France ≈ 100 à 700 mm / événement.

Le pluviomètre en générale Ils existent plusieurs sortes de pluviomètre, en voici une liste non exhaustive:

Pluviomètre maison

Présentation Dans le cadre de notre Station météo, le lycée nous a fournis un pluviomètre à auget de marque inconnu. Ce pluviomètre est muni d’un entonnoir, d’un auget, d’un socle et d’un I.L.S

Premier contact Lors du premier contact avec le pluviomètre, nous avons commencé par déboîter l’entonnoir de son socle. Ceci nous a permis de découvrir l’auget, à ce stade, la présence de l’I.L.S dans le système nous était encore inconnue. Après quelques recherches sur le web, nous avons pris connaissance des différents éléments qui le composaient.

Etude du système

Etude du système

Principe de fonctionnement mécanique L’eau de pluie accumulée dans l’entonnoir tombe dans une des deux parties de l’auget. Lorsque la masse d’eau accumulée dans l’auget est suffisamment importante, l’auget bascule. (Par exemple, pour la photo de gauche, l’auget basculera vers la droite, ainsi on obtiendra la photo de droite !)

Principe de fonctionnement mécanique

Principe de fonctionnement mécanique Lorsque le basculement se produit, l’aimant fixé au bout du pendule vient effleurer l’I.L.S placé dans le socle. Grâce aux forces électromagnétiques présentent, l’I.L.S se fermera, ce qui ferme par la suite le circuit électronique.

Capacité de stockage de notre auget Coté gauche coté du fil Coté droit 2.9 3.6 3.0 3.4 3.1 Moyenne de 3,2 mL

Capacité de stockage de notre auget Calcul de notre capacité d’eau pour l’auget en mm : Capacité d’eau ≈ 3,2g 1g = 1 cm3 Surface de captation = 214 cm² On a donc, pour chaque basculement, une résolution de 0,15 mm. Ceci signifie, que lorsque l’auget bascule, le programme incrémente la valeur de 0,15 mm.

Interrupteur à lame souple Définition : L’Interrupteur à lame souple, dit I.L.S, se compose de deux lames souples polarisées, scellées sous vide dans une ampoule en verre. L’I.L.S fonctionne grâce au champ magnétique d’un aimant.

Voici les trois étapes possible de l’I.L.S en fonctionnement normale Lorsque l’aimant n’est pas au dessus de l’interrupteur, la lame n’est pas soumise au champ magnétique, le circuit est donc Ouvert. Lorsque l’aimant est au dessus de l’interrupteur, celui si est soumis au champ magnétique ; ainsi, la lame souple sera attirée par l’aimant qui viendra se plaquer contre la deuxième borne de l’interrupteur. Le circuit sera donc Fermé.

Fonctionnement Pour savoir si l’I.L.S est Ouvert ou Fermé au repos, nous avons réalisé le montage suivant :

Pourquoi l’I.L.S ? L’interrupteur à lame souple, permet, lorsqu’il est soumis au champ magnétique de l’aimant, une fermeture du circuit. Grâce à ce système, notre carte électronique (cf. Partie ControlBoy) détectera les impulsions générées. Pour étudier les impulsions, nous avons réalisé le câblage suivant grâce à l’aide du professeur d’électronique :

Pourquoi l’I.L.S ?

Interactivité Pour pouvoir afficher la mesure de la précipitations sur notre afficheur, il nous faillais relier l’I.L.S à notre carte électronique. Pour cela, on a tout d’abord simuler ce raccordement a l’aide d’un circuit imprimé représentant les différents ports placé dans la nappe, des grips fils, et une carte électronique.

Interactivité

Interactivité

Pourquoi avoir besoin d’une carte d’acquisition ? Pour récupérer les informations provenant de l’I.L.S, on a besoin d’une carte électronique qui puisse le faire. La carte ControlBoy est relié au pluviomètre par le biais de l’adaptateur.

Pourquoi avoir besoin d’une carte d’acquisition ? Ce système permet : De récupérer rapidement les informations de l’I.L.S D’afficher sur un afficheur les valeurs que l’on souhait De rassembler toutes les informations provenant des autres systèmes. Cependant, il y a quelques inconvénients : Encombrement de la carte ControlBoy Caractère d’affichage restreints pour l’afficheur (virgule…)

Qu’est ce que Controlboy ? Control boy F1 est un automate complètement indépendant avec un microprocesseur, une mémoire vive, une mémoire EEPROM (« Electrically-erasable programmable read-only memory » ou « mémoire morte effaçable électriquement et programmable »), des entrées analogiques et digitales, et des sorties digitales.

Pourquoi créer un programme ? Pour afficher les mesures du pluviomètre sur l’afficheur de la carte ControlBoy, on a besoin d’un programme qui puisse « mesurer » cette quantité d’eau tombée. Ce programme permettra de faire la transition entre l’afficheur et le pluviomètre.

Pourquoi créer un programme ? En plus de mesurer l’eau de pluie tombé, notre programme est capable de : Remettre a zéro la mesure (touche 0) D’afficher l’ancienne précipitation (touche 1)

Coordination des groupes Dans notre cahier des charges, il est stipulé que les travaux des différents groupes devront êtres coordonnés afin de prévoir l’intégration de tous les travaux au sein d’une seul et même carte de commande. Pour coordonner les différents travaux, nous avons répartis les différents PORTS de la carte.

Présentation du programme et de l’algorigramme

Présentation du programme et de l’algorigramme Comme expliqué dans la partie précédente, l’I.L.S fonctionne avec le programme. Lorsque que le circuit se ferme, c'est-à-dire, lorsque l’I.L.S se ferme, on a alors le PORT 4 qui est activé (=0). On pourra ainsi grâce au programme incrémenter notre mesure de 150 µm (car on a une résolution de 0.15mm) par rapport à l’ancienne mesure. Le programme, grâce à différentes boucles, pourra compter la quantité d’eau tombée.   If PORTA.4 = 0 then i = i + 150 tempo(32765) …

Présentation du programme et de l’algorigramme function tempo(cnt) For cnt=cnt to 0 step -1 next return 0 end function Cette fonction, ou sous programme, permet de réaliser une temporisation Nom : tempo Variable de temps : cnt

Présentation du programme et de l’algorigramme

Présentation du programme et de l’algorigramme On trouve aussi dans ce programme des boucles qui permettent la remise a zéro de la variable (dans notre cas) « i » if k = 48 then lcdinit() j = i i = 0 print "Reset" ...

Présentation du programme et de l’algorigramme Mais aussi des boucles qui permettent l’affichage de l’ancienne précipitation. if k = 70 then lcdinit() print "Derniere "   print "Precipitation "   …