Mini station météorologique et facteurs
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Sommaire Présentation………………………………………………………….P.3 Résumé du projet……………………………………………………P.4 Bilan financier……………………………………………………….P.5 Historique…………………………………………………………….P.6 Station météorologique……...………………………………………P.8 • Les capteurs………...……………………………….……...…P.8 • Exploitation des données……………...……………...………P.11 • Le Picbasic et son programme…………….............................P.14 • Réalisation de la maquette………………...............................P.17 Etude de la météorologie………........................................................P.18 • Dynamisme atmosphérique…………………...…...…….…...P.18 • Elaboration d’une technique locale et amateur……...……...P.26 Conclusion…………………………………………………..….……P.31 Remerciements et sources………………………………………..... P.31 Page 2 Présentation - Elèves du groupe : David GARIN, Quentin GOUJON, Florent JOYET, élèves en terminale scientifique. Professeur coordinateur : Mustapha ERRAMI. Etablissement : Lycée René Cassin à Tarare. Partenaires : o Conseil régional de Rhône Alpes, o Rectorat de l’académie de Lyon, o Société française de physique, o Université Claude BERNARD de Lyon. De gauche à droite : David GARIN, Quentin GOUJON, Florent JOYET, Mustapha ERRAMI. Page 3 Résumé du projet De tout temps l’Homme a cherché à percer les mystères des phénomènes atmosphériques. Ces derniers conditionnent en effet grandement la vie, voire même la survie, de l’être humain. Dès l’Antiquité ces phénomènes sont omniprésents dans la vie des peuples comme en témoigne par exemple la fonction attribuée aux dieux grecs et romains. Le plus célèbre d’entre eux, Zeus, étant en effet dieu de la foudre. Plus tard, les courants humanistes ont eu une approche plus scientifique afin d’expliquer ces phénomènes. A cette époque est né alors le terme météorologie, désignant la science qui étudie les phénomènes atmosphériques. Nous avons cherché alors à répondre à la problématique suivante : Comment recueillir les données utiles en météorologie et prévoir le temps à venir ? Pour ce faire, il nous fallu tout d’abord construire une station météorologique électronique. Cela a constitué la plus grosse partie de notre projet. Nous avons ainsi suivi scrupuleusement la démarche d’ ingénieur : de la définition du cahier des charges (création des grandes «bases » du projet à la conception). Ce travail de grande ampleur a nécessité plus d’un an de travail. Au final nous sommes en possession d’une station météo unique car elle a été entièrement réalisée par nos soins, et sophistiquée comparativement aux autres produits présents sur ce marché en pleine expansion de nos jours. En effet elle délivre les données suivantes à l’utilisateur : température intérieure et extérieure, taux d’humidité relative, éclairement, pression atmosphérique, force et direction du vent ainsi que la quantité de précipitations. Pour recueillir ces données nous avons utilisé des capteurs électroniques ; nous avons construit une girouette munie d’un système astucieux de codage et un pluviomètre à augets basculeurs. Toutes ces données sont traitées par un microcontrôleur, le « cerveau » de la station. Nous avons conçu le programme permettant de faire fonctionner à notre guise le microcontrôleur, ce qui nous a aussi permis d’ajouter d’autres fonctions à la station, qui constituent véritablement l’originalité de notre station. En effet, nous avons conçu un mode réglage qui permet à l’utilisateur de programmer un grand nombre de paramètres de la station, ce qui introuvable sur le marché actuel. L’utilisateur peut par exemple programmer des mémorisations des variables comme la température moyenne, minimale et maximale, la pluviométrie, sur une période de son choix. Il peut en outre régler une alarme qui peut lui servir de réveil matin ou le prévenir d’une condition extrême (température élevée, vent très fort) dont il peut lui même régler le seuil ! D’autres fonctions, nécessaires pour la prévision ont été ajoutées comme le réglage de l’altitude ou indispensable à l’utilisateur comme le réglage de la date et de l’heure ; d’autres sont purement accessoires comme par exemple l’allumage de LED de couleurs différentes pour signaler le jour ou la nuit. Enfin, l’utilisateur est prévenu qu’il est nécessaire d’arroser son jardin ou ses jardinières grâce à l’allumage de voyants. Il peut lui même régler la quantité d’eau nécessaire en fonction de la nature de ses plantes ! Afin d’indiquer à l’utilisateur les prévisions et la nécessité d’arroser, il nous a fallu établir une méthode. Pour cela nous avons suivi une démarche scientifique. Tout d’abord nous nous sommes intéressés au fonctionnement de la météorologie afin de comprendre cette science particulièrement complexe. Nous avons mis dans la mesure du possible les phénomènes responsables en évidence expérimentalement comme la force de Coriolis. Une fois ce travail réalisé nous avons conçu notre propre méthode de prévision du temps et de l’arrosage grâce aux caractéristiques que nous avions montrées au préalable. Page 4 Bilan financier Recettes : Organismes SFP Olympiades de physique Rectorat de l’Académie de Lyon Conseil Régional du Rhône Etablissement TOTAL Somme allouée (€) 600 420 380 104 1504 Articles Matériel de réalisation Documentation Transport TOTAL Coût (€) 1244 200 60 1504 Dépenses : Page 5 Historique L’histoire de la météorologie semble au premier abord assez ancienne : on note en effet de premières allusions aux phénomènes météorologiques dès l’Antiquité. Cependant, ils étaient privés d’instruments de mesure, indispensables à l’étude de cette science. La météorologie a ainsi connu un véritable tournant à partir de l’invention du premier instrument de mesure au XVème siècle : la girouette. Dès lors, les innovations s’enchaînèrent et permirent une grande avancée de la science. Nous étudierons ainsi dans un premier temps l’histoire de la météorologie avant 1500, puis nous pencherons sur la période qui s’étend de cette date à nos jours. I) II) La météorologie, de l’Antiquité au Moyen Age : une science d’observation. La météorologie depuis le tournant humaniste : une science d’explication. I) La météorologie, de l’Antiquité au Moyen Age : une science d’observation. La première trace écrite traitant des phénomènes atmosphériques remonte au troisième millénaire avant Jésus Christ : le Chinois Nei Tsing Sou Wen rédige le premier ouvrage sur la météorologie qui comporte les premières prévisions. Au quatrième siècle avant JC, le savant grec Aristote se montre très intéressé par l’atmosphère et rédige trois ouvrages : La physique, Du Ciel et Les Météorologiques qui traitent des phénomènes atmosphériques et de la nature. C’est d’après l’ouvrage Meteorologiae (Les Météorologiques) que le terme météorologie est né. En outre le philosophe Tyrtannus rédige également un ouvrage sur la météorologie nommé Les signes du temps et Philon de Byzance invente un appareil, nommé thermoscope, qui indique une variation de température. En outre, les Mérovingiens et les Carolingiens s’appuient sur les planètes pour élaborer des prévisions : l’astrométéorologie est d’ailleurs toujours utilisée aujourd’hui pour établir des prévisions saisonnières. Puis, Charlemagne établit au neuvième siècle une échelle de direction des vents à partir des points cardinaux. Ensuite, Léon Batista Alberti est le premier qui parvient à mesurer la force du vent grâce à un anémomètre à pression. Ainsi, durant la période s’étendant de l’Antiquité au Moyen Age, bien que certains savants se montrent intéressés par les phénomènes atmosphériques, la météorologie demeure une science balbutiante faute de moyens de mesure, et de connaissance de l’atmosphère… II) La météorologie depuis le tournant humaniste : une science d’explication. Le premier tournant dans l’histoire de la météorologie intervient en 1500 : Léonard de Vinci crée la girouette afin de connaître la direction du vent. Ainsi commence la Renaissance qui s’annonce riche en découvertes. En outre le développement de la météorologie implique une meilleure connaissance de l’atmosphère. C’est ainsi qu’en 1610 le flamand Jan Baptist Van Helmont distingue les divers gaz de l’air, il nomme d’ailleurs le dioxyde de carbone « gaz sylvestre ». Puis en 1615 Isaac Beeckmann met partiellement en évidence la pression atmosphérique grâce à des pompes aspirantes. En 1630 Le chimiste français Jean Rey démontre que l’air à une masse : il pèse des métaux après oxydation dans l’air et constate que leur masse est plus élevée. Grâce à ces découvertes plusieurs innovations marquantes vont être réalisées. Tout d’abord Castelli invente le pluviomètre en 1639, puis en 1640 Ferdinand II de Toscane met au point l’hygromètre. En 1641 Galilée met en place un thermomètre. Ensuite le physicien italien Evangélista Torricelli démontre l’existence de la pression atmosphérique grâce à l’expérience du vide : il met ainsi au point le premier baromètre constitué d’un tube recourbé rempli de mercure. Grâce à cette découverte Blaise Pascal démontre que la pression varie en fonction de l’altitude en se rendant au Puy de Dôme. En 1639 Ottaviano Castelli parvient à rendre compte assez précisément des quantités de précipitation tombées. En 1650, Hooke met au point le premier anémomètre. En 1654 le premier réseau météorologique voit le jour grâce à Antinori. L’allemand Otto Von Guericke est le premier à prévoir une tempête en 1660 ; de plus il met au point le baromètre à eau : il s’agit d’une boîte vide d’air qui se comprime et se déprime selon la pression atmosphérique. En 1662, Boyle et Mariotte établissent la loi de compressibilité des gaz. En 1673, Christian Huygens invente le thermomètre en développant l’idée de Galilée. Puis, en 1680, l’Anglais Richard Towneley invente le pluviomètre qui porte aujourd’hui son nom. En 1735, Halley découvre les propriétés des alizés. En 1736, le Suédois Celsius introduit l’échelle centigrade. En 1748, la météorologie connaît un nouveau tournant. Forts des instruments inventés jusqu’alors, Wilson et Melville effectuent les premières mesures grâce à un cerf-volant. Jacques Charles reprend cette idée Page 6 et mesure les données à 3400 mètres d’altitude grâce à un ballon : la météorologie prend ainsi une nouvelle dimension : l’étude de l’atmosphère. Au début du XIXème siècle, Lamarck et Howard établissent les premières classifications des nuages. En 1783, Lavoisier et Laplace démontre les échanges de chaleur. Puis, en 1824, Fourier met en évidence l’effet de serre. En 1836, Gustave Gaspard Coriolis établit le théorème qui porte son nom sur les courants aériens, ce théorème est mis en évidence par l’expérience du pendule de Foucault. Au milieu du XIXème siècle, l’invention du télégraphe permet la mise en commun des relevés afin d’élaborer des prévisions plus fiables. En 1854, le Verrier jette les bases de la météorologie française en instituant un réseau de treize stations, pour éviter les accidents maritimes de la flotte française. En 1856, William Ferrel montre que la rotation de la Terre influe sur la direction des vents. En 1860 naît le premier réseau européen pour la prévision du temps. Francis Galton, dans son ouvrage Meteographica, établit la théorie des anticyclones. Au début du XXème siècle sont découvertes la stratosphère puis la mésosphère. En 1921, Vilhem Bjerknes introduit les notions de masse d’air et de fronts. En 1938 est construite la première station météorologique sur l’eau, et cette même année le tourbillon de Rossby est utilisé pour déterminer le sens de déplacement des perturbations, il permet d’établir de très bonnes prévisions jusqu’à 24 heures. L’Organisation Météorologique Mondiale (OMM) naît en 1951 afin d’établir un système d’échange plus rapide et plus complet des données. Le 1er avril 1960 est un nouveau moment fort dans le développement de la météorologie : le premier satellite météorologique nommé Tiros est lancé. Le premier satellite géostationnaire Météosat est lancé à son tour. En 1999, on démontre que l’activité solaire jouerait un rôle important sur le climat. Ainsi, la Renaissance a marqué un grand tournant dans l’avancée de la météorologie : les nombreuses inventions d’instruments et l’intérêt porté à l’étude de l’atmosphère ont permis de faire un grand pas en avant. A partir du milieu du XXème siècle, la météorologie a connu un nouveau tournant avec le lancement des premiers satellites. Toutefois, de nombreux progrès restent à faire dans cette science plutôt récente : l’étude du Soleil et l’apparition de l’ordinateur quantique pourrait marquer une nouvelle avancée dans cette science… Page 7 I La Station Météo A partir de pièces détachées, nous avons eu pour objectif de construire une station météorologique donnant toutes les informations utiles, et cela pour une large gamme d’utilisateurs allant du domaine familial aux métiers nécessitant des données météorologiques (Agriculteurs par exemple). Nous allons étudier chacun de ces éléments ainsi que leurs connexions. I.1 Les Capteurs Tout d’abord nous avons étudié quelles étaient les méthodes pour l’acquisition des facteurs météorologiques. La solution la plus efficace est l’utilisation de capteurs renvoyant une information électrique (Tension ou Résistivité), qui demande ensuite d’être traitée par un circuit électronique mais qui est beaucoup plus exploitable (création de moyenne, système d’alarme…) • L’hygromètre L’hygromètre fonctionne de manière simple, il fournit une tension analogique Vs, tel que : Humidité = ( Vs – 0,891) / 0,0316 Vs L’hygromètre nous indique l’humidité de l’air. Tout d’abord il faut savoir que l'humidité exprime la présence d'un mélange d'air sec et de vapeur d’eau. Ces capteurs prennent comme diélectrique, c’est à dire comme isolant l’air car il ne possède pas d’électrons libres pouvant transporter le courant électrique et dès lors on peut mesurer directement son taux d’humidité. En effet les chercheurs ont prouvé que la constante diélectrique de l’air est en relation directe avec son taux d’humidité dans l'air ambiant. En général, quand on parle de mesure d'humidité, on fait allusion au taux d'humidité exprimé en % qui est en fait l'humidité relative. La détermination de cette mesure est complexe car elle est étroitement liée à d'autres grandeurs physiques telles que la température et la pression. Pour pouvoir connaître l’humidité les recherches se sont orientées vers un capteur de type capacitif puisque c'est ce type de capteur qui peut donner les meilleurs résultats tout en restant simple. • La thermo résistance et photo résistance La variation de la résistance provoque un changement de potentiel Vs. Ce potentiel est ensuite converti en lux et degrés Celsius. La résistance en série est de 320 kΩ pour la photo résistance et de 2200 Ω pour la thermo résistance. Vs Page 8 Il en résulte que Température variant avec la température) Eclairement = 2,5 + Kt (ou Kt est un coefficient = 50,037. Vs-1,2893 Principe de la thermistance : Nous disposons sur notre station de deux thermistances qui nous permettent de mesurer la température. Il faut savoir que c'est un composant passif fabriqué en matériau semi-conducteur. Tout d’abord ce capteur est constitué d’un cristal, à température nulle il ne possède pas d’électrons libres donc il n’y a pas de conduction, le cristal est isolant. Par contre lorsque la température augmente il y a création de paires électron trou et donc la conduction est plus forte .C’est avec cela qu’on détermine la température car elle est fonction de la conduction. Et donc le microcontrôleur traite ces données et en déduit la température. Lorsque la température augmente la résistance diminue. Certaines thermistances ont des résistances qui diminuent et leur coefficient de température devient alors négatif : on les appelle des CTN. L’avantage est que ce capteur peut être miniaturisé. Il y a certains inconvénients comme la non linéarité du signal de sortie, la limitation de la plage de température (environ 200 degrés) et bien sûr comme pour toute résistance, l’effet joule qui peut provoquer un échauffement de la température et donc fausser les mesures. La photo résistance : Elle sert à mesurer l’éclairement d’un milieu, il s’exprime en lux. Son principe est très complexe : Un cristal semi conducteur à température basse contient peu d'électrons libres. De plus la conductivité du cristal est très faible, proche de celle d'un isolant donc lorsque la température du cristal augmente, de plus en plus d'électrons qui étaient immobilisés dans les liaisons covalentes s'échappent et peuvent participer à la conductivité du courant. A température constante si le même cristal semi-conducteur est soumis à une radiation lumineuse, l'énergie apportée par les photons peut suffire à libérer certains électrons utilisés dans les liaisons covalentes entre atomes du cristal. Plus l’éclairement sera fort plus il y aura d’électrons qui assureront la conduction et donc on peut facilement connaître l’éclairement grâce a la résistance qui varie donc en fonction de l’intensité lumineuse. La résistance est inversement proportionnelle à la lumière reçue. • La girouette Tout d’abord, nous avons conçu la girouette. Nous avons dessiné un coq que nous avons découpé sur une plaque de bois. Nous avons décidé d’utiliser ce matériau dans notre système pour plusieurs raisons : il est très facilement utilisable et a un faible coût, de plus c’est un produit naturel donc non polluant et permet ainsi de préserver l’environnement, ce qui n’est pas le cas des dérivés du pétrole, le PVC par exemple, enfin il s’adapte parfaitement dans un environnement naturel. Toutefois les matériaux plastiques ont une qualité essentielle que le bois ne possède pas : ils résistent mieux aux intempéries. Ensuite nous avons réalisé un support au centre duquel nous avons percé et inséré un tube métallique. Pour garantir la stabilité de la girouette, nous avons réalisé un contrefort. Nous avons ensuite découpé les quatre lettres représentant les points cardinaux que nous avons collés sur le tube donc sur le bâti afin que ces lettres soient fixées. Puis nous avons inséré la tige plantée dans le coq en prenant les mesures nécessaires pour limiter les frottements et le jeu: utilisation d’écrous meulés et de graisse. Page 9 Nous avons ensuite fixé un disque sur lequel nous avions réalisé les zones correspondantes au code Gray, sous le support afin qu’il ne soit pas visible et que les détecteurs soient protégés de la pluie. Nous avions en effet prévu le dépassement nécessaire de la tige. Le code Gray consiste à dessiner des portions de cercle sur un disque et à les remplir de blanc ou de noir de façon à ce que, dans notre cas, les 23 soit 8 combinaisons possibles soient uniques et que un seul paramètre change à la fois. Nous utilisons alors des photos détecteurs qui permettent l’émission par une diode d’un rayon infra rouge. Ensuite le phototransistor permet l’obtention d’un signal logique 0 si le rayon est réfléchi par le blanc (0volts) ou d’un signal logique 1 (5volts) si le rayon est absorbé par le noir. Chaque combinaison binaire correspond alors à une unique position. Pic 001 nord 101 nord-est. 010 sud … • Le capteur de Pression Le capteur de pression donne une tension analogique Vs, tel que : Pression (kPa) = ( Vs + 0,4845) / 0,0459 Ce capteur a pour fonction de nous fournir la pression relative dans le cadre de notre station. Son principe physique est de transformer la déformation de la membrane qui est soumise à une force : la pression atmosphérique, en une variation de capacité. En effet, il suffit de placer l'une des armatures d'un condensateur sur la membrane qui se déforme et l'autre sur une pièce solidaire du corps non soumise à la déformation, dans ce cas la capacité varie directement avec la pression. Le schéma suivant montre le principe d’un capteur absolu à gauche et d’un capteur différentiel à droite. Page 10 • Le pluviomètre à auget Sous le poids de l’eau, un godet bascule et provoque la fermeture d’un Interrupteur à Lames Souples (ILS) pendant que le deuxième godet solidaire se remplit à son tour. Inconvénient : la quantité d’eau restante dans un godet après l’arrêt des précipitations, insuffisante au basculement n’est pas prise en compte. Toutefois, nous avons choisi d’utiliser ce système pour sa relative facilité de fabrication, sa fiabilité et son prix. Pic Un basculement correspond à 1 L.m-2 • L’anémomètre Il est le système le plus couramment utilisé pour acquérir la force du vent. Plusieurs « coupelles » (3 en général) sont fixées à une tige qui peut pivoter dans son support. A l’extrémité inférieure de cette tige, deux aimants sont fixés : un ILS fixe détecte alors le champ magnétique, et une fréquence est observable. On distingue quatre impulsions par tour. Nous avons opté pour ce système, sa fiabilité étant sans faille bien qu’il ne détecte certes que la composante horizontale du vent. Quatre impulsions correspondent à 1 km.h-1 de vent. Chaque capteur fonctionne indépendamment des autres, ce qui permet une plus grande fiabilité, tous fournissent une tension comme grandeur de sortie, car c’est ce qui est le plus exploitable I.2 Exploitation des données Tous les facteurs météorologiques sont désormais connus, on peut exploiter les donnés obtenues. Il nous faut d’abord une alimentation capable de nous fournir une tension continue de 5 volts aussi à partir du secteur que d’une pile 9V, pour cela nous utilisons un régulateur 7805. Le courant secteur est converti par un transformateur du commerce (nous ne l’avons pas fait pour des raisons de sécurité). Une diode de protection empêche l’inversion de polarité et le condensateur lisse les variations de tension. • Pour afficher les informations, nous utilisons un écran de 20 colonnes et 4 lignes rétro éclairées. L’écran est ainsi lisible même en pleine nuit. Il permet un affichage numérique des données, donc on a une précision beaucoup plus importante avec un système à lecture graphique Page 11 • Tout d’abord nous avons décidé que la station météorologique donnerait l’heure et la date à l’utilisateur • L’alarme : Pour avertir des conditions climatiques particulières ou d’une heure définie, la station météo dispose d’une alarme. Le Picbasic commande un transistor qui ferme une alimentation 9 volts de puissance qui alimente le haut parleur, lui-même contrôlé par un oscillateur associé à un autre transistor. La diode Zener servant à fournir une tension proche de 5 volts Pic pour le circuit intégré. L’alarme sonne pendant une minute ou jusqu'à l’appui sur un bouton poussoir. Un seul facteur peut être observé à la fois, la station observe s’il est supérieur ou inférieur (à la demande de l’utilisateur) à une valeur seuil fixée par l’utilisateur. L’alarme peut bien sûr être désactivée. Pic Pour recueillir les ordres de l’utilisateur, la station dispose de 6 boutons poussoirs. Nous avons choisi de ne pas utiliser un système logique (un bouton poussoir par Entrée du Picbasic), car il n’y aurait pas eu assez de ports. On a donc opté pour un système analogique proposé par le constructeur du Picbasic. - Si l’on n’appuie pas sur un bouton poussoir, l’intensité dans le circuit est nulle, l’entrée analogique du Picbasic détecte une tension de 5 volts et retourne la valeur 0. - Si l’on appuie sur le premier bouton, le potentiel du Picbasic est de 0 volts et retourne la valeur 1. - Dans le cas de l’appuie sur le second boutons poussoirs le potentiel vaut 0,45 volts et la valeur 2 est retournée. Il en va de même pour les quatre autres boutons poussoirs. - Si l’on appuie sur deux boutons poussoirs à la fois, seul celui qui a le plus petit numéro est détecté, car le second se retrouve court-circuité. • Les DEL (diodes électroluminescentes) Une DEL rouge signale si la station est en marche ou à l’arrêt .Deux autres indiquent s’il fait jour (bleu) ou nuit (rouge). Le seuil ayant été arbitrairement établi à 100 Lux De plus pour signaler à l’utilisateur le fonctionnement de la station une LED rouge a été installée à coté de l’interrupteur de Marche/Arrêt Page 12 Pour fonctionner de façon optimale la station météo nécessite quelques réglages simples de la part de l’utilisateur Pour rentrer dans le mode réglage il faut appuyer sur le bouton 6 nommé réglage, un second appui sur ce bouton permet de ressortir de ce mode. Le message d’accueil suivant s’affiche : Les boutons 1 à 5 permettent (si l’on appui sur l’un d’eux) de régler un domaine au choix. L’écran adéquat s’affiche alors, à chaque entrée dans le mode réglage on ne peut régler qu’un seul domaine à la fois. • Voici les 4 domaines réglables : Le bouton 1 permet le réglage Date/heure : Chaque bouton commande incrémentation d’un paramètre, selon les indications affichées sur l’écran. On ne peut pas faire varier les secondes, elles repartiront de zéro à la sortie du mode réglage. • Le bouton 2 permet de régler l’alarme : De la même façon les boutons 1 et 2 permettent respectivement de régler l’heure et la minute où l’alarme sonnera si celle-ci est active, ce qui est indiqué à l’écran. Le bouton 3 permet de l’activer ou de la désactiver. • Le bouton 3 permet la gestion de la pluviométrie et de la température : La station enregistre les températures minimales et maximales, le bouton 1 permet de les réinitialiser. Le bouton 3 fait de même avec la pluviométrie, car, par définition, elle doit être enregistrée (c’est une pluviométrie cumulative) Mais la station peut aussi périodiquement réinitialiser ces valeurs : 3 modes sont possibles, soit cette réinitialisation est journalière (tous les jours à minuit), soit hebdomadaire (tous les dimanche à minuit), soit uniquement par l’utilisateur. Les boutons 2 et 4 permettent ce réglage. • Le bouton 4 permet de programmer une alarme conditions extérieures Si l’utilisateur le souhaite, l’alarme peut sonner si la valeur d’un capteur dépasse un seuil. Le bouton 1 sélectionne le capteur (parmi le vent, température extérieure et intérieure, humidité, luminosité et pression). Le bouton 2 sélectionne les modalités : supérieure ou inférieure à un seuil défini avec le bouton 3, par incrémentation. Le bouton 4 active ou désactive l’alarme de la même façon que l’alarme heure. Les 2 alarmes peuvent fonctionner simultanément. Page 13 I.3 Le Picbasic et son programe C’est le « cerveau » de la station, l’appareil qui va gérer la station est un microcontrôleur de la famille des Picbasic. Nous avons d’abord utilisé un Picbasic 1S, certes modeste dans ses possibilités, mais qui nous convenait pour nos expérimentations. Cependant au fur et à mesure que nous avancions dans le projet, nous nous retrouvions bloqués à cause de l’insuffisance des capacités du Picbasic 1S. On a investi dans un Picbasic 2000 R5 le plus puissant de la famille des Pic. Picbasic 2000 : Picbasic 1S : Connexion PC Mémoire Microcontrôleur Entrées/sorties Horloge • Le Picbasic 2000 dispose de 33 Entrées/Sorties logiques (0 ou 5 volts) dont 10 peuvent aussi effectuer des conversions analogiques numériques (CAN) sur 10 bits (soit 1024 possibilités) avec une gamme de tension de 0 à 5 volts. Deux ports proposent même une conversion sur 12 bits (4096 possibilités). Le principal problème du Picbasic 1S est le fait qu’il ne possède que 5 ports pouvant faire la conversion sur 8 bits. Or il nous faut 6 ports CAN, de plus 255 possibilités ne nous donnait pas assez de précision : ±2°C pour la température et ±10 hPa pour la pression. Les deux modèles ont aussi une entrée destinée uniquement à comptabiliser des impulsions sur 0 ou 5 volts, et un bus de communication avec d’autres composants .Nous utilisons ce bus pour l’écran LCD rétro éclairé. • Le PB1S dispose de 4 Ko de mémoire de type EPROM, une technologie qui permet de conserver les données du programme même quant le PB n’est plus alimenté en électricité Le PB2000 dispose quand à lui d’une mémoire beaucoup plus importante qui nous est nécessaire pour le programme : 32 Ko de mémoire Flash, successeur de EPROM, plus rapide et plus fiable • Le microcontrôleur est le circuit qui fait tous les calculs logiques, son fonctionnement est similaire à celui d’un microprocesseur d’ordinateur. Il dispose de RAM dans ses registres internes. Cette mémoire volatile sert à stocker les variables au cours du fonctionnement du programme (une variable est un mot dans un programme qui contient une valeur numérique que l’on peut modifier, utiliser ou afficher à l’écran, par exemple savoir quel est le dernier bouton poussoir utilisé). • La connexion PC ne sert que pendant la phase de développement du programme. En effet il faut écrire le programme dans la mémoire pour que celui-ci puisse fonctionner. Un câble relie donc l’ordinateur au Picbasic. Le code est écrit et transféré grâce au logiciel Picbasic studio fourni par le constructeur dont voici une capture d’écran : Page 14 Le langage de programmation est un dérivé du basic. Le grand avantage de ce logiciel est de faire le mode « pas à pas », c’est à dire exécuter une seule action puis attendre les ordres du programmeur et donner toutes les valeurs des variables et de les modifier si nécessaire. Ce qui permet de voir ses erreurs plus facilement et ainsi de gagner du temps. • Une platine de développement est commercialisée par le constructeur du Picbasic. Elle dispose d’une alimentation intégrée, de boutons poussoirs, de DEL, de potentiomètres pour simuler une entrée analogique, un buzzer ainsi qu’une plaque de connexion sans soudure qui permet de simuler avant de souder définitivement à l’étain. Voici le schéma synthétique du programme, qui est une suite d’instructions qui permet au microcontrôleur d’exécuter toutes les actions nécessaires au fonctionnement de la station. Le schéma ci-dessous n’est pas le vrai programme, qui fait plus de 12 pages de lignes de codes (voir capture d’écran ci-dessus) et qui est difficilement compréhensible pour les personnes qui n’ont pas de connaissances en Basic. Page 15 Initialisation : Déclarer l’écran, les variables Acquérir les tensions ou les niveaux logiques des capteurs Détecter l’impulsion d’un BP et enregistrer son numéro Mode normal Mode réglage Convertir les valeurs dans les bonnes unités Afficher l’écran demandé avec les valeurs converties et informations ou accueil Toutes les secondes Afficher l’écran demandé avec la configuration en cours ou accueil Enregistrer la configuration modifiée Compter le nombre d’impulsions de l’anémomètre Gérer les alarmes • Le code utilise les interruptions. Il s’agit suite à un événement défini ou à un intervalle de temps régulier de stopper le déroulement du programme pour se rendre dans une portion du code précise, d’exécuter cette partie et de reprendre normalement le déroulement du programme. Pour la mesure de la vitesse du vent cette solution est la plus satisfaisante, mais nous l’utilisons aussi pour le pluviomètre. • L’entrée spécifique de comptage nous permet de connaître le nombre d’impulsions de l’anémomètre. • Le programme se compose principalement de quelques instructions : o Si comparaison Alors…Sinon If A<B then …else o Localiser caractère locate 0,0 o Ecrire «texte» ou variable print «texte» ou dec(nom_var,nbre_char) o Affectation nom_var = 3 Page 16 I.4 La Réalisation de la maquette Nous avons réalisé une maquette dans le but de modéliser notre station météo. Nous avons disposé des composants qui nous permettent de recueillir des données extérieures ainsi que les voyants nous permettant de communiquer avec la station. Notre but n’était pas de miniaturiser la station mais de réunir tous les composants qui lui sont nécessaires pour fonctionner en un même ensemble pour faciliter son transport et pour avoir une vision globale de celle-ci. Pour cela nous avons créé un support rectangulaire en bois que nous avons peint en blanc. Nous avons tout d’abord fixé les boutons poussoirs après avoir percé préalablement des trous pour les accueillir, ceux-ci permettent à l’utilisateur de communiquer avec la station. Puis nous avons disposé un écran quatre lignes rétro éclairé au centre pour permettre à l’utilisateur de visualiser les différentes données proposées par la station. Ensuite nous avons accroché les différents capteurs : la thermistance qui recueille la température , la photo résistance qui renseigne sur l’éclairement , l’ hygromètre qui capte l’humidité de l’air puis pour finir nous avons disposé l’hygromètre nous renseignant sur la pression de l’air. Nous avons fixé des LED et des interrupteurs pour mettre en marche la station. Nous présentons ce côté du support, de l’autre il y a le microprocesseur, les montages électriques et les circuits divers. La maquette est donc le cœur de notre station météorologique et donc nous l’avons réalisée nous même de façon artisanale avec le plus de soin possible. Page 17 Désormais, nous sommes en possession des différentes données nécessaires en météorologie. Nous pouvons alors passer à la seconde phase de notre projet : la prévision. Pour ce faire, nous aborderons une démarche scientifique : il est d’abord nécessaire de comprendre les principales causes des changements du temps ; il nous faut donc avant toute chose nous intéresser aux principes qui régissent la météorologie. Puis dans un deuxième temps, grâce à nos connaissances sur la météorologie nous procéderons à l’élaboration de notre propre technique de prévision. II) Etude de la météorologie : Tout d’abord il convient de donner une définition précise de la météorologie. La météorologie est la science qui étudie l’atmosphère terrestre, les phénomènes qui s’y déroulent ainsi que leurs interactions avec le sol et la mer. Quels sont les principes qui régissent la météorologie ? Afin d’être le plus efficace possible lors de la conception de notre propre méthode de prévision nous avons décidé de nous pencher en détail sur le fonctionnement de la météorologie afin de mieux comprendre cette science, et de mettre en évidence, dans la mesure du possible, les principes physiques responsables des phénomènes atmosphériques. II.1 Dynamisme atmosphérique : Notre planète est entourée d’un fluide appelé air qui constitue ce qu’on appelle l’atmosphère. Or un fluide possède des caractéristiques propres, qu’il est nécessaire d’étudier afin de comprendre la météorologie. Nous tenterons d’abord de répondre à la question suivante : Comment naît le vent, qu’est qu’une dépression, qu’est ce qu’un anticyclone ? A) pression atmosphérique, courants et échanges thermiques : La pression atmosphérique est le poids exercé par une colonne d’air par unité de surface. La pression atmosphérique est ainsi définie par P= F/S avec F : force en newton et S : surface en m2 . De plus la pression atmosphérique dépend de la température. En effet le mouvement brownien des particules de l’air est d’autant plus marqué que la température est élevée, on parle d’agitation thermique. Grâce à ce pré requis que nous ne mettrons pas expérimentalement en évidence car cette propriété se manifeste dans la vie de tous les jours, par exemple lors de la cuisson grâce à une « cocotte-minute », nous savons désormais qu’il faut s’intéresser en fait aux variations de température pour trouver des différences de pression. * La Terre étant inclinée de 23°, la répartition de l’énergie solaire sur l’atmosphère est inégale car les rayons solaires ont une inclinaison différente selon le lieu d’incidence. Ils arrivent à la verticale à l’équateur tandis que l’angle d’incidence est très élevé aux pôles : la surface éclairée aux pôles est donc bien plus importante qu’à l’équateur pour un faisceau de même dimension, d’où des différences de température de l’atmosphère. Page 18 On parle dans ce cas de facteur astronomique. *De plus, il se produit des échanges thermiques qui produisent des variations de température. Effectivement la vaporisation de l’eau est endothermique, elle consomme de l’énergie. Montrons le expérimentalement : nous disposons d’une gourde contenant de l’eau. Nous disposons autour de cette gourde un torchon humide puis provoquons la vaporisation de l’eau contenue dans ce torchon et mesurons à différents instants la température de l’eau contenue dans la gourde. Puis nous mesurons la durée nécessaire à la même chute de température avec le torchon sec. Expérience permettant de démontrer que la vaporisation de l’eau est endothermique. On prend à t=0s, T= 50°C, ∆t= 82 s durée nécessaire à une chute de 5°C avec vaporisation. Sans vaporisation (torchon sec) on n’observe aucune variation de température de l’eau dans la gourde. Or nous conservons pour les deux expériences les paramètres suivants : masse d’eau, durée de l’expérience, énergie thermique délivrée par le sèche cheveux. Or ∆Q n’est pas la même pour les deux expériences (la vaporisation de l’eau provoque un refroidissement) d’où ∆Qeau<0 dans le cas de la vaporisation et ∆Qeau=0 sans vaporisation. On a ainsi montré que la vaporisation est endothermique. Généralisons ce cas à l’atmosphère terrestre : on en déduit que la vaporisation de l’eau des océans consomme de l’énergie, d’où des différences de température entre l’air situé au dessus du sol et au dessus des océans. Ainsi nous avons démontré une deuxième cause des variations de température donc de pression de l’atmosphère terrestre. *Enfin, intéressons nous à la dernière cause des variations de pression. Le sol terrestre possède une propriété particulière : il rayonne en direction de l’atmosphère les ondes de grande longueur d’onde : le rayonnement infrarouge. Les nuages réfléchissent ensuite à leur tour une partie du rayonnement : il en résulte un réchauffement des couches basses de l’atmosphère. En outre l’eau rayonne plus de radiations donc se réchauffe moins rapidement que le sol, ainsi les différences de température entre l’air situé au-dessus des océans et du sol est encore accentué. Montrons maintenant qu’un fluide se dirige d’une haute vers une basse pression. Page 19 Pour ce faire, réalisons l’expérience suivante : à l’aide d’un système de siphon, créons une dépression dans un cristallisoir contenant de l’eau : On observe alors que le fluide se dirige d’une haute vers une basse pression, un fluide suit ainsi un gradient de pression (différence de pression). Ainsi nous avons montré expérimentalement que l’air se dirige dans l’atmosphère d’un lieu de haute pression vers un lieu de basse pression. . Désormais nous savons qu’il existe des variations de pression dans l’atmosphère mais aussi qu’il existe des flux (vents). Il nous faut enfin montrer expérimentalement une propriété caractéristique des masses d’air de températures différentes : l’ascendance de l’air chaud. Prenons un certain volume d’au froide (colorée en jaune) et injectons de l’eau chaude (colorée en violet) et observons : Quelques instants plus tard Nous voyons que l’eau chaude, moins dense que l’eau froide, a un mouvement ascendant. Par analogie (généralisation aux fluides), l’air chaud a ainsi un mouvement ascendant par rapport à une masse d’air froid Page 20 Désormais, forts de ces observations nous pouvons établir quelques principes fondamentaux de la météorologie illustrés par des schémas pour une explication plus claire : L’air chaud d’une haute pression se dirige vers une basse pression. Or l’air chaud monte et ainsi se refroidit, il redescend alors vers la haute pression. Dans les anticyclones, l’air descend pour se rendre vers les basses pressions ; l’humidité relative de l’air diminue et les nuages sont chassés. Page 21 Dans les dépressions, l’air monte poussé par les hautes pressions ; l’air chargé d’humidité à proximité du sol se refroidit et des nuages se forment. A l’échelle planétaire, on peut ainsi établir le modèle ci-dessous : l’air chaud de l’équateur remonte vers les pôles mais vers le trentième latitude nord, l’air est déjà refroidi et redescend vers l’équateur : l’air décrit ce que l’on appelle une cellule de Hadley, du nom du scientifique qui fut le premier à mettre ce phénomène en évidence. Désormais, nous avons une idée générale des mouvements atmosphérique et nous avons répondu à notre problématique. Cependant, on peut adresser l’objection suivante : après avoir regardé quelques bulletins météo on peut se demander pourquoi les courants aériens ne décrivent pas une trajectoires rectilignes, et pourquoi s’établit-il une sorte « d’enroulement » autour des anticyclones ou des dépressions ? Nous avons en fait oublié de prendre en compte un élément essentiel lors de notre analyse : la rotation de la Terre. Penchons nous sur le champ sur cette question. B) la force de Coriolis : Les courants aériens seraient ainsi forts simples si la Terre ne tournait pas, les différences de pression s’équilibreraient rapidement et il n’y aurait pas de vents. Cependant, Gustave Gaspard Coriolis a démontré que la rotation du globe entraînait des forces centrifuges qui déviaient les courants aériens. Selon Coriolis, la trajectoire d’un objet est déviée quand son déplacement est lié par une force d’inertie à la rotation de la Terre. Cette force est constituée d’une composante verticale, peu importante en météorologie et d’une composante horizontale. Cette dernière se manifeste en fonction de la latitude et provoque une déviation des courants aériens vers l’est dans l’hémisphère nord et vers l’ouest dans l’hémisphère sud. A l’équateur seule la composante verticale agit, les vents ne sont donc pas déviés. N’oublions pas également les forces de frottements entre le sol et l’atmosphère, ils engendrent ce que l’on appelle un effet de freinage des vents. Nous nous proposons maintenant de mettre en évidence cette force expérimentalement. Nous disposons d’un plateau tournant et créons une dépression dans l’eau contenue dans un cristallisoir grâce à un siphon : Page 22 • cas 1 : rotation en sens direct (hémisphère nord) On observe une déviation des cristaux vers la droite et un enroulement des courants dans le sens indirect autour de la dépression. • cas 2 : rotation dans le sens indirect (hémisphère sud) : On observe une déviation vers la gauche et un enroulement dans le sens direct autour de la dépression. Ainsi d’après ce que nous avons montré, nous pouvons désormais établir le schéma suivant : Page 23 Conséquences de la force de Coriolis sur les courants aériens HP BP En somme nous avons montré expérimentalement que la force de Coriolis provoquait une déviation des courants aériens et ainsi l’enroulement dans le sens direct des vents autour d’une basse pression. Il reste cependant une question qui reste en suspens : comment se forme les précipitations ? C’est ce que nous allons tenter d’élucider dans un troisième temps. C) les fronts : Nous avons vu précédemment que l’air chaud est moins dense que l’air froid. Ainsi deux masses d’air de température différentes ne se mélangent pas et le front est défini comme étant la surface de contact entre ces masses d’air. Lors de l’avancée d’un front froid, l’air froid glisse sous l’air chaud, l’air chaud est donc repoussé d’où convection et une grande instabilité due à la chaleur latente libérée très élevée (car la vapeur d’eau contient beaucoup d’énergie) qui peut provoquer l’apparition d’orage nécessitant beaucoup d’énergie. Symbole : Page 24 Lors de l’avancée d’un front chaud, l’air chaud glisse sur l’air froid, l’instabilité est moins grande que dans le cas d’un front froid. Il y a également condensation de la vapeur d’eau donc formation de nuages et chute de précipitations : Symbole : Il existe aussi ce que l’on appelle les fronts occlus. Un tel front se forme au sein d’une dépression lorsque un front froid rattrape un front chaud ; la dépression n’est alors plus alimentée en air chaud et est en phase de comblement. Symbole : D les outils et les méthodes de prévision : Les météorologues, grâce à tous ces principes qui régissent la météorologie, établissent ce que l’on appelle des modèles numériques. Ils disposent de satellites, de ballons sondes, d’un réseau de stations météos immenses et de super calculateurs. Ils regroupent ainsi des milliards de données. Ces données sont alors traitées selon le modèle. Chaque grande puissance dispose de son propre modèle, les plus connus sont GFS, Bracknell, Nogaps et Arpège (français). Modèle GFS présentant le géopotentiel (travail d’une force en fonction de l’altitude) Page 25 Ainsi, nous avons établi les grands principes qui régissent la météorologie afin de mieux comprendre les mécanismes de cette science. Nous pouvons alors passer au travail de prévision. II.2 Elaboration d’une technique de prévision amateur et locale : Désormais nous avons démontré pas à pas tous les grands principes qui régissent la météorologie. Dans le cas de notre station il nous faut prévoir le temps à échelle locale. Nous nous contenterons d’une échéance assez faible (24h) car nous ne disposons pas des moyens professionnels. De plus, ne disposant que de données locales et de surface, il nous faut élaborer notre propre méthode de prévision grâce aux connaissances emmagasinées grâce à l’étude de cette science. Tout d’abord il faut savoir qu’il existe plusieurs méthodes de prévision : • • la méthode de la persistance : elle consiste à admettre que sous nos latitudes il y a 70% de chance qu’il fasse demain le même temps qu’aujourd’hui. Cependant, tout bon météorologue se refuse à utiliser cette méthode, pas très scientifique… • la méthode de la tendance : connaissant les vitesses et directions des systèmes météorologiques, on peut déterminer à quel moment la dépression ou l’anticyclone atteindra une région donnée. Cette méthode ne peut pas être utilisée dans notre cas car nous possédons seulement des données locales. La méthode par analogie : cette méthode consiste à répertorier toutes les situations se produisant pour un type de temps. Ainsi lorsque les mêmes conditions se reproduisent on peut alors déterminer le temps qu’il fera. L’inconvénient principal est que cette méthode nécessite une grande période d’observation et que les conditions ne se retrouvent jamais exactement à l’identique. Pour poursuivre notre démarche jusqu’au bout, nous devons établir notre propre méthode. Nous avons décidé d’utiliser la méthode par analogie, car elle nous paraît comme étant la plus adaptée à notre cas. Pour ce faire il est nécessaire de constituer une base de données importante. Nous avons ainsi défini notre propre base de données composée des valeurs suivantes : pression, taux d’humidité relative, point de rosée, direction et force du vent, sur une période d’un an (2004) à Savigny lès Beaune (Saône et Loire, alt : 275m). Nous avons calculé la pression moyenne sur une journée et le point de rosée puis reporté ces données sur Excel et réalisé les graphes représentant l’évolution de toutes ces variables mois par mois. Ce travail colossal mais non moins indispensable nous a permis de disposer d’une base de 1830 données. Exemple du mois de juin : 1 1017,15 4 14,62 98,2 NNE 2 1021,05 9 12,78 86,6 NO 3 1024,4 8 10,89 87 NO 4 1022,15 5 12,37 81,1 NO 5 1018,3 5 12,61 81,9 NO 6 1018,45 6 11,21 72,8 ONO 7 1023,35 5 13,41 72,7 ONO 8 1021,6 6 15,68 72,1 ONO 9 1022 5 15,85 64,9 ONO 10 1020,15 5 16,59 65,6 ONO Page 26 11 1020,95 4 17,88 12 1023,05 6 12,31 76,3 ONO 13 1026,5 6 10,16 75,7 NO 14 1025,45 7 11,37 68,6 ONO 15 1020,7 5 13,17 74,8 ONO 16 1018,7 5 13,21 72,7 NO 17 1015,8 6 12,52 68,6 ONO 18 1010,8 6 11,9 73,3 NO 19 1008,7 3 11,08 86,4 ONO 20 1010,1 4 10,54 84,5 ONO 21 1013,8 4 10,37 74,8 ONO 22 1013,7 4 15,03 89,9 ONO 23 1013,95 7 15 78,1 NO 24 1017,05 7 10,46 72,4 ONO 25 1019,4 5 10,33 70,4 ONO 26 1020,45 5 12 69,7 E 27 1021,3 4 16,58 75,9 ONO 28 1025 4 13,97 67,4 ONO 29 1024,35 5 10,89 62 ONO 30 1018,35 5 12,02 60,1 ONO Colonne 1 : jours Colonne 2 : pression moyenne Colonne 3 : force moyenne du vent Colonne 4 : point de rosée Colonne 5 : taux d’humidité relative Colonne 6 : direction du vent Courbe représentant l’évolution de la pression ce mois-ci : Page 27 92,1 ESE P=f(t) 1028 1026 1024 1022 1020 P 1018 1016 1014 1012 1010 1008 1006 0 5 10 15 20 25 jours Intéressons nous également aux masses d’air qui arrivent en France et à leurs caractéristiques : Page 28 30 35 noms origines caractéristiques air polaire (arctique) régions polaires sec et froid air polaire maritime air polaire continental régions polaires et courants sur la mer régions polaires et courants sur continent air tropical hautes pressions subtropicales chaud et sec air tropical maritime Atlantique chaud et humide frais et humide le froid et très sec air tropical continental Afrique du nord, Moyen Orient chaud et très sec air maritime Atlantique humide air continental Europe et Asie (continents) sec Page 29 Dès lors nous sommes en possession de toutes les connaissances et données nécessaires. Nous pouvons alors procéder à l’établissement de notre méthode, secondés par M.Gagnard, professeur à l’université Lyon 1 et président d’une association météorologique : Pour toutes les saisons sauf hiver : • temps pluvieux baisse de 3 hPa durant les 3 dernières heures • beau temps hausse de 3 hPa durant les 3 dernières heures Cas particulier : l’hiver : il est nécessaire de tenir compte d’autres variables : • temps nuageux altitude < 400m et vent < 3m/s et hausse de 3hPa durant les 3 dernières heures • beau temps altitude < 400m et vent > 3m/s et hausse de 3hPa durant les 3 dernières heures ou altitude > 400m et hausse de 3hPa durant les 3 dernières heures • temps neigeux baisse de 3 hPa durant les 3 dernières heures et température < 0°C Cette méthode détermine le temps prévu dans 24h. Nous avons pu estimer lors d’une période de test que la fiabilité de cette méthode est de l’ordre de 80% (le but était de dépasser les 70% de la méthode de la persistance…). Il demeure ainsi une incertitude de 20% à laquelle nous devons tenter d’apporter des explications : • Tout d’abord, nous avons vu dans I) que le temps dépend en grande partie du temps qu’il se produit à une grande distance du point donné : l’évolution des systèmes peut être déterminée assez précisément à condition de retracer son évolution dans le temps. C’est pourquoi les organisations météorologiques disposent d’un réseau de stations. • De plus, nous avons vu aussi dans I) que le temps au sol dépend en grande partie de l’évolution des conditions en altitude (notamment pour les fronts). Or nous ne disposons pas de ballons sondes ou de satellites. • En outre, grâce à toutes ces données les modèles numériques permettent de déterminer le temps à venir grâce à des systèmes qui peuvent comporter 9 équations. La relative faible capacité de notre microcontrôleur est aussi responsable de l’imprécision. Enfin nous avons établi une méthode permettant d’avertir l’utilisateur qu’un arrosage est nécessaire. Pour cela il nous faut connaître l’évapotranspiration, c’est à dire la quantité d’eau qui s’échappe du sol par évaporation naturelle. D’après le modèle de Blaney et Criddle, ETP = p.(0.46T + 8,13) en mm par m2 par jour avec p = (100.DJ) / (12*365) où DJ est la durée du jour en heures et T : température moyenne journalière de l'air. Connaissant désormais l’évapotranspiration et la quantité de précipitations recueillie, nous pouvons déterminer quand le sol aura besoin d’être arrosé. Remarque : les caractéristiques de la vitesse du vent et d’humidité relative ne sont pas prises en compte dans cette formule car elles sont négligeables devant la température. En outre, toutes les plantes consomment un certain volume d’eau, différent selon le type de plante, il est donc nécessaire d’ajouter un mode réglage de la quantité d’eau absorbée par la plante donnée dans le mode « réglage ». Page 30 Conclusion En conclusion, ce projet passionnant a été un grand enrichissement pour tous pour plusieurs raisons. Tout d’abord, nous avons remarqué la complexité du passage de la théorie à la pratique : en pratique par exemple nous avons rencontré de nombreux problèmes dus aux capteurs et à leurs circuits de fonctionnement. En plus, nous avons constaté la multitude des facteurs rentrant en jeu dans la prévision météorologique et ainsi la difficulté de réaliser des prévisions à échelle locale. Au final nous avons un projet auquel nous avons associé la théorie au service de la pratique : nous avons construit une station météo unique, évolutive et originale, pouvant répondre aux besoins de tout type d’utilisateur. Remerciements : Nous remercions, pour leurs aide et conseils : - Monsieur Duffait professeur à l’université Claude Bernard. Messieurs Pinault et Vallon professeurs des Sciences de l’ingénieur. Monsieur Oliveira proviseur adjoint du lycée René CASSIN. Messieurs Gagnard et Dupont pour leur aide précieuse en météorologie Les météorologues de la station météo du mont Aigoual Sources, logiciels et documents utilisés : Internet : - http://www.radiospares.fr/: données constructeurs des composants utilisés - http://www.conrad.fr/ : données constructeurs - http://www.ac-orleans-tours.fr/sti-gel/RessPedago/PLUVIOMETRE.HTM: site réalisé par des professeurs de STI décrivant un TP s’appuyant sur un pluviomètre « à électrodes » - http://www.lextronic.fr/: renseignements pic basic - http://perso.wanadoo.fr/michel.hubin/capteurs/climato/chap_cl1.htm: aide concernant le recueil des données météo. - http://www.baroland.com/: prospection du marché - http:// www.lextronic.fr/Comfile/Appliq/Station.pdf: appui pour la compréhension du fonctionnement d’un pluviomètre à augets. - http://www.meteofrance.com/FR/pedagogie/coin_education/doc_tpe.jsp: découverte de la météorologie - http://www.aigoual.asso.fr/: aide concernant la météorologie - meteolafleche.fr : site d’un passionné - infoclimat.fr : site très complet dédié à la météo - ffme.fr : cours de météorologie - m.hubin.fr : chercheur au CNRS expliquant le fonctionnement des capteurs - m.vial.fr : site d’un passionné contenant des cours très clair Livre : Guide de la météorologie, Günther D. Roth Logiciels : - TCI : réalisation typons CI - Solidworks : représentation 3D pluviomètre et girouette - Workbench : schématisation montages - Word et Excel : réalisation dossier - Picbasic-studio : programmation pic. - Photoshop : logiciel de retouches photo - Acrobat : génération PDF Divers : - Visite de la dernière station météorologique d’altitude habitée et surveillée en permanence par des hommes au Mont Aigoual dans les Cévennes. Visite du musée qui est consacré à la météorologie (cf. site ci-dessus) : aide précieuse dans la conception de notre station. Page 31
