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Informatique pratique - Un anémomètre|Science&Vie)Hardware Montages

Après la girouette du mois dernier, voici un anémomètre ; appareil, rappelons-le, destiné à mesurer la vitesse du vent. Ici encore cette réalisation sera surtout un prétexte pour illustrer le principe de fonctionnement d'une mesure tachymétrique. Ceci dit, voyons comment mener à bien un tel montage et quel sera son principe de fonctionnement.

En fait, un anémomètre est essentiellement constitué d'un dispositif sensible aux déplacements d'air. Il peut s'agir d'une simple pale ou d'un dispositif rotatif. Tout comme les stations météorologiques officielles, et ce, en raison de sa plus grande précision, nous utiliserons un dispositif rotatif. La mesure de la vitesse du vent se bornera donc, dans notre cas, à une mesure tachymétrique. Commençons par l'étude de notre système rotatif.

Tout comme les dispositifs les plus officiels, son principe sera basé sur une différence de CX, de coefficient de pénétration dans l'air, des faces de notre montage suivant l'axe du vent. En effet, pour un anémomètre, il reste indispensable de mesurer la vitesse du vent quelle qu'en soit la direction. Cette simple remarque implique donc la réalisation d'une “hélice” présentant le même pouvoir moteur quel que soit son angle d'attaque. Dans notre cas, les cyclones restant tout de même relativement rares sous nos latitudes, nous considérerons toujours que le vent soufflera horizontalement.

Nous ne tiendrons pas compte de ses mouvements verticaux. Notre hélice mesurera donc la vitesse du vent grâce à la différence de CX des faces présentées.

Pour résoudre ce problème, le plus simple consiste à utiliser une hélice comportant, perpendiculairement à son axe de rotation, des faces hémisphériques d'un côté et planes de l'autre, ou mieux, en coupelles. Les faces hémisphériques présenteront effectivement un faible CX et les planes un fort. Notre hélice tournera faces bombées “en avant” si l'on peut dire. Notre anémomètre, tout comme bien d'autres, sera donc basé sur ce principe.

Ce “piège à CX” réalisé, il nous suffira de mesurer sa vitesse de rotation pour déterminer la vitesse du vent. Nous revenons donc bien à une mesure tachymétrique. Voyons maintenant comment réaliser notre hélice ainsi que sa tachymétrie.

Nous utiliserons comme matériel de base des balles de ping-pong et des pailles. En effet plus l'hélice sera légère plus elle sera sensible' au vent. Les balles nous permettront de réaliser nos coupelles. En effet, après les avoir coupées en deux , nous obtiendrons bien une face sphérique et une face creuse. Les pailles serviront à les relier au pivot central comme on peut le voir sur notre photo.

En ce qui concerne la mesure tachymétrique nous utiliserons, ici encore, un dispositif optique. En effet, tout autre procédé risquerait d'entraîner un certain freinage de l'hélice et, par voie de conséquence, une erreur sur la mesure. Nous vous demanderons donc, de nouveau, de réaliser un petit disque mais sa réalisation sera beaucoup plus simple que celle du montage précédent. En effet, il devra simplement comporter 12 encoches; tracé réalisable facilement à l'aide d'un compas.

Ce disque fait, il sera rendu solidaire de l'axe de l'hélice et sa découpe viendra interrompre l' éclairement d'une cellule LDR. Les impulsions issues de cette dernière seront totalisées par un compteur puis traitées par l'ordinateur, par l'intermédiaire de notre interface principale, de manière à déterminer la vitesse du vent. Passons à la réalisation pratique de cet anémomètre.

En premier lieu, nous vous conseillons vivement de constituer un large stock de balles de ping-pong. En effet, les couper en deux sans provoquer de déchirure, n'est pas forcément évident. Néanmoins nous vous conseillons d'utiliser un simple couteau à pain ; il s'avère être l'ustensile le plus efficace pour la micro-chirurgie de telles balles.

Reste à les coller sur les pailles. Ici encore, un conseil. La plupart des colles translucides provoquent le ramollissement immédiat des balles et des pailles. Il serait dommage, après de gros efforts, de voir notre superbe hélice se “faner” en quelques secondes. Pour éviter ce phénomène, nous vous conseillons vivement d'utiliser de la colle vinylique. La plupart des colles à bois feront parfaitement l'affaire.

Quatre pales seront donc réalisées ainsi, puis assemblées, comme le montre notre photo, sur une dernière balle comportant la paille faisant office de pivot central, à enficher sur un tronçon d'aiguille à tricoter. Toujours à l'aide de colle vinylique, notre disque tachymétrique sera assemblé sur cette paille verticale.

Reste donc l'électronique. Notre détecteur tachymétrique optique sera réalisé, comme nous l'avons dit, à l'aide d'une diode électroluminescente et d'une cellule photorésistive. Ce couple sera placé de manière à ce que le disque vienne interrompre le faisceau lumineux de la DEL. Nous obtiendrons donc, sur la cellule, un signal dont la fréquence sera fonction de la vitesse de rotation de notre héhce. Cette 'dernière sera directement appliquée à l'entrée de compteurs SN 74 LS 93, montés en cascade, c'est-à-dire permettant d'obtenir un comptage sur 8 bits au heu de 4. Pour l'ordinateur il suffira, après remise à 0 de ces compteurs, de lire le nombre d'impulsions comptées en un laps de temps imparti pour déterminer la vitesse du vent.

Le petit programme que nous vous proposons est basé sur ce principe. La remise à zéro des compteurs s'effectue en envoyant 1, par l'intermédiaire de l'interface principale, et le comptage débutera dès que 0 sera envoyé. A partir de là, il suffira de demander aux compteurs leur contenu, après un temps d'attente déterminé, pour être en mesure de connaître la vitesse du vent.

10 LET V=0
20 LET X=0
30 CLS
100 OUT 255,1
110 OUT 255,0
120 PAUSE 100
130 LET X=IN 255
140 LET V=X*0.3
150 PRINT AT 10,5; "VITESSE DU VENT: ";V;" Km/H."
160 GOTO 100

Le programme que nous vous proposons comporte une durée d'attente correspondant au calibrage du montage que nous avons effectué. Cependant, de très nombreux paramètres peuvent ici intervenir. Un étalonnage de votre réalisation restera cependant dans bien des cas indispensable. Les données des stations météorologiques locales pourront certainement vous aider dans votre tâche ; tentez donc, lors d'une journée où le vent est de force constante, de les questionner sur sa vitesse.

Henri-Pierre PENEL , Science&Vie n°848

★ EDITEUR: Science&Vie
★ LICENCE: ???
★ ANNÉE: 1988
★ AUTEUR: Henri-Pierre PENEL

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L'Amstrad CPC est une machine 8 bits à base d'un Z80 à 4MHz. Le premier de la gamme fut le CPC 464 en 1984, équipé d'un lecteur de cassettes intégré il se plaçait en concurrent  du Commodore C64 beaucoup plus compliqué à utiliser et plus cher. Ce fut un réel succès et sorti cette même années le CPC 664 équipé d'un lecteur de disquettes trois pouces intégré. Sa vie fut de courte durée puisqu'en 1985 il fut remplacé par le CPC 6128 qui était plus compact, plus soigné et surtout qui avait 128Ko de RAM au lieu de 64Ko.