SIOLIS

L'idée

Dans le cadre des projets de SI, nous avons voulu créer une station météo qui changeait de l'ordinaire ...

Nous nous sommes alors orientés vers les ultrasons pour mesurer la vitesse du vent

Comment mesure-t-on la vitesse du vent aujourd'hui?

Les anémomètres à coupelles sont majoritairement utilisés

et les anémomètres à ultrasons actuels peinent à se développer.

Mais pourquoi utilisons-nous les ultrasons ?

Ceux-ci permettent d'obtenir une grande précision

et notre défi a été de rendre utilisable cette technologie par tous.

Un réel besoin en aéronautique

Notre projet viendrait en remplacement de la manche à air

en comblant le manque de précision actuel

Les ultrasons

Des sons plus aigus que l'audible

De 20kHz à plusieurs centaines de MHz

Nous avons choisis dans notre projet des transducteurs de 40kHz

Un transducteur est un objet permettant de convertir un signal physique en un autre type

Ici un signal électrique est converti en une onde sonore

Le signal utilisé

L'équation

f(t)=A.sin(ωt)

Avec t le temps en s, A l'amplitude en V et ω la pulsation en rad/s

Par exemple avec la courbe jaune :

f(t)=50.10^(-3) . sin⁡(2π×40.10^3×t)

Le principe de fonctionnement

La vistesse du vent va s'additionner à celle des ultrasons

(qui est de 331.5+0,607T m/s avec T la température en °C)

Mais comment obtenir la vitesse si le vent vient du côté ?

La réponse

Mettre des transducteurs aux quatres points cardinaux en imaginant un repère où le vent sera un vecteur projeté sur les axes

Et faire un peu de trigo!

Mais du coup ...

On peut calculer la direction du vent

Eh bien oui, on peut !

Un design aérodynamique

Le modèle a été réalisé avec le logiciel Solidworks

Nous l'avons ensuite imprimé à l'aide d'une imprimante 3D

Choix du design

Le profilage des capteurs

Design de l'assemblage

Design de l'assemblage

Comment gérer la transmission et la réception des ultrasons ?

Nous avons utilisé des modules HC-SR04

Principe de fonctionnement

La transmission à l'arduino

digitalWrite(nstrigPin, LOW);  
delayMicroseconds(2); 
digitalWrite(nstrigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10); //Trig envois pendant 10µs 
digitalWrite(nstrigPin, LOW);
duree_ns = pulseIn(nsechoPin, HIGH); //Mesure du temps à l'état haut
					

L'électronique

Traitement de l'information

Liaison série de l'arduino vers un ordinateur

void setup() {
  Serial.begin (9600);
}
void loop() {
.
:
Serial.println(String(j)+';'+String(duree_ns)+';'+String(duree_eo));
:
.
}
				

Le client en python

Qui reçoit les données de l'arduino

et qui calcule la vitesse et la direction du vent

Pour rendre le projet autonome

Nous avons inséré un Raspberry pi ainsi qu'une batterie

Les tests en conditions réelles

Avec des résultats au cm/s près

Par rapport aux mesures de Météo France

Mais aussi en soufflerie

Notre projet peut mesurer l'écoulement de l'air

Mais pas que

En modifiant les transducteurs et en le rendant étanche

Nous pouvons mesurer les courants marins et en faire un courantomètre

Nos partenaires

Nous remercions Météo France pour nous avoir accueilli pour comparer nos mesures

Nos partenaires

Nous remercions la Start-Up José pour leur conseil et les T-shirts

Nos partenaires

Nous remercions Emmanuel Fromy de 3dRudder pour ses précieux conseil concernant la démarche pour mener à bien un projet

Remerciements

Nous remercions également M.Gary et M.Sinning pour nous avoir soutenus

Ainsi que nos professeurs qui nous ont accompagné tout au long de notre projet