la station meteorologique

EmilieCourbouleix 20052006
MichaëlTurpin
Tuteurs:M.Colamartino
M.Feuillard
Projettechniquede3
ème année
LASTATIONMETEOROLOGIQUE
EcoleNationaled’IngénieursduValdeLoire

Résumé
Danslecadreduprojettechniquedetroisièmeannée,nousavonspourbutderéaliserune
station météorologique. Nous nous sommes fixés comme objectif de réaliser un système
mesurant la température, la pression atmosphérique, la vitesse et la direction du vent et
éventuellementl’humidité.
LatempératureestobtenuegrâceaucapteurLM35dontlatensionestensuiteamplifiée
par un INA122. La pression atmosphérique est acquise par le capteur de pression absolue
MPXA4100A6U. Unegirouette aété construite pour connaître la direction du vent dont l’axe
appartientàunpotentiomètretournantdontlesignalélectriquevarieenfonctiondeladirection
duvent.Encequiconcernelavitesseduvent,unanémomètreaétéconçuaveclaparticularité
d’avoirun disquetrouéfixésursonaxequipasseentreunsystèmeoptiquecomposéd’unediode
électroluminescente et d’un photo transistor qui détermine la fréquence de rotation de
l’anémomètre. Pour l’humidité, un capteur aété trouvé, fournissant le pourcentage d’humidité
dansl’airsousformedetension.L’affichagedesdifférentsparamètressefaitsurunécranLCD
reliéaumicrocontrôleurregroupantlesdonnéesmesurées.
Nous sommes arrivés à réaliser le module de température, celui de la pression
atmosphérique, de la vitesse du vent et de la direction du vent. Par manque de temps et en
privilégiant la partie programmation, le montage du capteur d’humidité n’a pas été réalisé. Il
resteaussiunebonnepartiedelaprogrammation dumicrocontrôleuràeffectuer.
Motsclefs: anémomètre, capteur, girouette, INA122, LM35, microcontrôleur, potentiomètre,
pression atmosphérique,programmation,stationmétéo,température.
Abstract
In the framework of the third year technical project, we have for goal to realize a
meteorological station. Our aim is to realize a system measuring the temperature, the
atmosphericpressure,speedandthedirectionofthewindandhumidity.
ThetemperatureisobtainedthankstothesensorLM35ofwhichtensionnextisamplified
by the INA122. The atmospheric pressure is obtained by the absolute pressure sensor
MPXA4100A6U.Aweathervanewasconstructedtodetectthedirectionofthewindofwhich
theaxisbelongstoaturningpotentiometerofwhichtheelectric signalvariesaccordingtothe
wind direction. In regards the speed of the wind, an anemometer was conceived with the
characteristic to have a perforated disc fixed on its axis that passes between a optical system
composedfromanelectroluminescentdiodeandofaphototransistorthatdeterminetherotation
frequency of the anemometer. For the humidity, a sensor was found, providing the humidity
percentageintheairintheformofatension. Thedisplayofthedifferentparametersisdoneon
ascreenLCDlinkedtothemicrocontrollercollectingthemeasureddata.
The temperature unit, the one of the atmospheric pressure, speed of the wind and
directionofthewindhavebeenmade.Bylackoftime,themountingofthehumiditysensorwas
notrealized.A goodpartyoftheprogrammingofthemicrocontrollerremainstodo.
Keywords: anemometer, atmospheric pressure, INA122, LM35, meteorological station,
microcontroller,potentiometer,temperature,weathervane.

EmilieCourbouleix Lastationmétéorologique 20052006
MichaëlTurpin
ENIVL  1
Sommaire
Résumé…………………………………………………………………………………….
Sommaire………………………………………………………......................................... 1
Introduction……………………………………………………......................................... 2
I)Lemoduledetempérature…………………………………………………………... 3
a) LecapteurLM35……………………………………………………………………
b) LecomposantINA122………………………………………………………………
c) Réalisationdumontage……...……………………………………………………...
3
3
4
II)Lamesuredelapressionatmosphérique…………………..………………..…... 6
a) Quelquesnotionssurlapressionatmosphérique……………………………………
b) Lesdifférentstypesdecapteursdepression………………………………………..
c) LecapteurMPXA4100A6Uetson montage………………………………………..
6
6
6
III)Lavitesseetladirectionduvent……………………….………………………... 8
a) L’anémomètre……………………………………………………………………….
b) Lagirouette………………………………………………………………………….
8
9
IV)L’humidité………………………………………………….………………………... 11
V)Laprogrammation………………………………………………………………….. 13
a) Présentationdumicrocontrôleur68HC11…………………………………………..
b) L’écran LCD………………………………………………………………………...
c) Explicationsdesprogrammes..……………………………………………………...
13
13
14
Conclusion………………………………………………………………………………... 16
Sourcesdocumentaires…………………………………………………………………. 17
Annexes……………………………………………………………………………………

EmilieCourbouleix Lastationmétéorologique 20052006
MichaëlTurpin
ENIVL  2
Introduction
Pluie, vent, soleil, température,… autant de paramètres qui conditionnent le temps. La
plupart des gens s’intéressent au temps qu’il fera le lendemain. C’est pourquoi nous avons
décidésdeconcevoirunestationmétéorologiquedanslecadreduprojettechniquedetroisième
année.
Le but est de créer un système capable de déterminer la température, la pression
atmosphérique,l’humidité,ladirectionduventetlavitesseduvent.Pourcelailafallutrouverle
capteur adapté pour chaque paramètre à mesurer. Ensuite un microcontrôleur collecte les
donnéesetlestraitepourlesaffichersurunécranLCD.
Tout d’abord, dans la première partie, nous aborderons la réalisation du module de
température. Ensuite celle de la pression atmosphérique dans la deuxième partie, celles de
l’anémomètreetdelagirouettepourobtenirrespectivementlavitesseetladirectionduventdans
la troisième partie et dans la quatrième partie le montage du capteur d’humidité sera exposé.
Enfin dans la cinquième et dernière partie, nous expliquerons la programmation du
microcontrôleurquiluipermetdegérerl’affichagedesdonnéessurl’écran.

EmilieCourbouleix Lastationmétéorologique 20052006
MichaëlTurpin
ENIVL  3
I)Lemodulede température
a) LecapteurLM35
Pour pouvoir mesurer la température du milieu environnant, l’utilisation d’un capteur
thermoélectriqueestindispensable.LenomdececapteurestleLM35(Fig.n°1).Cecomposant
possède3pattes:+Vs estreliéeàl’alimentation5V,GNDàlamasseetladernièreVout fournit,
sous formede tension, la valeurde latempérature.Pourprotéger leLM35contre unéventuel
problèmed’alimentation, une diode est insérée entre la patte GNDet la massede la plaquette
électrique.Depluslatensionàlasortiedeladiodeestde0,5V,doncpourmesurerlavaleurde
latempératureambiante(Vtemp),ilfautsoustrairelavaleur0,5VàVout.
Fig.n°1 MontageduLM35
L’échelleduLM35estde+10mV/°C.Vulemontageréalisé,si Vtemp =–150mVcelasignifie
quelatempératureestde–15°Cetsi Vtemp =+250mV,latempératureestde25°C.Alasortiedu
capteur,latensionserafaibledoncilfaudral’amplifier.
b) LecomposantINA122
Pour amplifier la tension Vtemp, un INA122, Instrumentation Amplifier, (Fig. n°2) sera
employé. Composant à 8 pattes, lui aussi alimenté en +5V entre V+ (7) et V (4), il permet à
l’utilisateurderéglerlefacteurd’amplificationGgrâceàlarésistanceinséréeentrelesbranches
1et 8nomméesRg. Unoffset, c’estàdireunecomposantecontinue,peut aussi être ajoutéen
appliquant une tension non nulleà la borneRef (5). LatensionVtemp à amplifier est appliquée
entrelesbornesV+in (3)etVin(2)etlatensionamplifiée(Vampl)estrécupéréeàlaborneVo (6).
Fig.n°2 Représentationdel’INA122
+5V
LM35
0V
Vout
0,5V
Vtemp
GND
+Vs
1
5
6
7
4
3
2
8 Rg
Rg
V+
Vo
Ref
V
V+in
Vin
Vtemp +5V
0V
INA122
avecG=5+ Rg
k 200
Vampl=(V+in–Vin)G