Adaptation d'un ensemble anémomètre-girouette bateau à une station météo

[djoilba]

Bonjour à tous,

J'ai récupéré l'anémomètre et la girouette de tête de mât du bateau d'un ami. J'aimerai utiliser cet ensemble avec Arduino, et réaliser une station météo plus complète le cas échéant.

L'état mécanique de l'ensemble me paraît excellent. Celui-ci provient d'un combiné NAVMAN Wind 3... (?). La référence de la girouette-anémo quant à elle est précise :WIND MASTHEAD 3-3-W-36-0018; la marque NAVMAN n'est plus représentée en France et l'ancien représentant, Navico, n'a pu me donner d'informations sur le matériel en question.

En approchant le moulinet d'une boussole, l'on observe une déviation. La girouette quant à elle, fait carrément tourner l'aiguille aimantée.. La sortie du câble blindé comprend quatre fils de couleur et la tresse du blindage. Le câble blindé (d'après la doc. p29, voir ci-dessous) est relié à un boitier de raccordement et un afficheur :

http://www.navmanmarine.net/upload/M...0B_fre_web.pdf

Je ne dispose pas du boitier de raccordement à l'afficheur. Si les signaux délivrés par l'anémomètre et la girouette proviennent de capteurs à effet Hall, ils pourraient sans doute être utilisés directement sur Arduino. Il me reste à déterminer quels sont les fils de couleur associés à l'anémo et à la girouette sans détruire quoi que ce soit. Auriez-vous des suggestions à me faire sur la manière de procéder? Quels sont les risques pour les capteurs intégrés?

Je pensais dans un premier temps mettre en évidence la présence d'un effet quelconque (allumer une led sur la pin 13 par exemple) et m'inspirer du code ci-après :

http://arduino103.blogspot.fr/2012/0...fait-pour.html

Pour la suite, ma foi ...

Très cordialement. Guy

Nota: je débute ( à 79 ans) en programmation sur Arduino ...
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[jiherve]

Bonsoir et bienvenue,
Avec 4 fils et une tresse cela signifie que les capteurs ne sont pas nus et ne sortent pas en analogique,certains anciens equipements avaient 3 fil pour la girouette ,deux pour l’anémomètre et deux autres encore pour l'alim là je pressens du numérique !
De quelles couleurs sont les fils.
JR
Nota : la valeur peut attendre le nombre des années

[djoilba]

Bonsoir JR,

Merci de me répondre aussi rapidement.

Les couleurs : marron, rouge, blanc, vert et la masse.

Dans l'hypothèse où il s'agit de capteurs à effet Hall, quels sont les risques d'un mauvais branchement?

GL

[azad]

Salut.
A mon avis il s'agit du protocole NMEA. Ce système permet de connecter sur un bus plusieurs appareils (GPS, pilote, anémomètre , girouette ou autre) et de tout centraliser ou afficher sur un seul appareil. Cette norme est très bien documentée sur le Web et le débit n'est pas trop élevé. Un petit bout de programme de rien du tout permet via la prise série classique d'un PC d'afficher à peu près tout ce que tu veux. Si le matériel est ancien la norme est NMEA 0183 sinon, plus récent, à la norme NMEA 2000. Ce lien te donne des infos sur le système :
http://opencpn.shoreline.fr/8_Dossie...DT_31_NMEA.htm

[A voir en vidéo sur Futura]

[jiherve]

Bonjour,
Les couleurs diffèrent de celle du standard NMEA mais est ce significatif si l'engin est antérieur à 1992 date du premier standard?
A noter que ces standards sont payants !!!
Pour la nature des capteurs cela peut être un effet hall pour l'anémomètre mais pas pour la girouette là codeur optique ou machine tournante type synchro , mais la connaissance de ces details est sans doute inutile car c'est vraisemblablement un système numérique.
C'est pas gagné!
JR

[djoilba]

Merci à vous deux.
Comme les choses se présentaient mal, j'ai décidé d'ouvrir la bête, j'ai fait quelques photos, il s'agit bien de capteurs à effet Hall (UGN 3503U). Les photos illustrent le circuit imprimé de la girouette, les deux capteurs sont placés à angle droit. Noir et rouge : alimentation. Jaune et blanc : sortie signal.

D'après mon fils, il s'agirait probablement d'un bus I2C. Ce qui pourrait simplifier pas mal les choses. Il m'a fait parvenir quelques infos que je partage avec vous.

scanner i2c
http://bateaux.trucs.free.fr/scanneur_i2c.html
capteur effet hall ugn3503
http://www.bristolwatch.com/hall_effect/ugn3503.pdf
le bus i2c expliqué sur Wikipedia
https://fr.wikipedia.org/wiki/I2C

Il est probable que tout cela vous parlera plus qu'à moi. En ce qui me concerne j'ai de quoi alimenter mes neurones, mais vos remarques seront les bienvenues.
Je n'ai pas parlé de l'anémo qui est placé juste en dessous. Je n'ai pas encore sorti son circuit imprimé. Mais il comporte trois fils : rouge, noir et bleu.
Reste à savoir maintenant la correspondance entre ces couleurs d'entrée et de sortie.
A demain.

[jiherve]

Bonsoir,
2 capteur hall pour la girouette là je suis sur le cul mais effectivement cela dépend de la précision angulaire demandée.
Ceci dit la sortie de ces capteurs est analogique,et l'I²C est inexploitable au dela d'un ou deux metre donc sur une longueur comme celle d'un mat c'est douteux et en plus ne résiste à aucune agression CEM car non differentielle.
Il doit y avoir un petit quelque chose de plus ailleurs .
A suivre donc
JR

[RevaMD]

Salut,

Pour avoir toucher une install B&G (pilote auto) et son mode vent, je ne peux que te conseiller de verifier si ton masterhead ne fonctionne pas de la meme facon, a savoir 3 sortie analogique pour la girouette et une pour la vitesse du vent.
L'angle de la girouette est codée par 3 tension dont on peut trouver facilement la doc pour les masterhead B&G pour les test de depannage (au prix ou ces voleurs les vendent). Si je dis vrai, il devrait y avoir une alim 10V + 4 fils pour les sortie tension analogique soit 6 fils.
Certains afficheurs de girouette fonctionne egalement avec une tension Sinus et une tension Cosinus pour definir l'angle de l'aiguille moniteur de vent (cote barreur).
Je serais assez etonné que ce soit un bus CAN ou seatalk (rouge noir + vert blanc en general). Et la vive l'obscurantisme des protocols proprio.

Voila pour mes 2 cents! Bonne chance

[RevaMD]

J'avais pas vu la photo du circuit, mais vu qu'il y a 2 capteur effet hall, je parierais sur la version simple Sinus + Cosinus en analogique + Alim, pratique pour Arduino

[RevaMD]

Et puis on peut exclure le bus de donnée, à cause de la longueur du cable pour monter en haut du mat 10-15metres - trop long pour un bus non differentiel.

[jiherve]

Bonsoir,

Et puis on peut exclure le bus de donnée, à cause de la longueur du cable pour monter en haut du mat 10-15metres - trop long pour un bus non differentiel.

Tu auras noté que ce ne sont pas les fils issus des capteurs qui transitent dans le câble et pour mémoire les premiers NMEA utilisaient de la RS232 qui en BF (<9600) tire à plusieurs dizaine de mètres sans soucis donc je serais nettement moins affirmatif.

JR

[djoilba]

Bonjour à tous et merci de me tenir compagnie,

Je fais un peu le point ...

@JIHERVE et @RevaMD : exit effectivement le réseau I2C. Le câble est effectivement trop long pour ce type de signal. J'ai relevé le câblage du circuit en Fig_4, en bas du dessin vous trouverez également la sortie femelle vue de face du support de l'ensemble anémo-girouette, avec les correspondances des couleurs de sortie du câble. Cela sera utile pour la suite ... Vous remarquerez que j'ai mis un point d'interrogation sur deux composants à trois pattes, que je viens seulement d'identifier grâce une loupe d'entomologiste et un éclairage rasant, comme étant des A7W : switching diode (Fig_5)

Connaissant les sorties, j'ai branché l'ensemble sur du +5v d'un Arduino et j'ai testé les sorties câble (25m) avec un petit oscillo Velleman, entre masse et fil vert (3) (bleu sur la platine), je sors un superbe signal MLI, qui varie effectivement lorsque, je fais tourner les godets de l'anémo (vidéo 1). Donc de ce côté, pas de problème ce sera directement utilisable par Arduino.

Entre masse et sortie marron (5), (blanche sur la platine) il n'y a aucun signal; entre masse et sortie blanche (4) (jaune sur la platine), j'ai une impulsion (fig_6 et vidéo_2 ). Je me suis souvenu en effet que mon ami avait changé tout son système, car sa girouette ne donnait plus d'indication. NAVMAN ayant disparu ... Il est probable que l'un ou les deux composants (A7W et (ou) UGN3503U) en liaison avec la sortie 5 (fil blanc sur la platine, Fig_5) sont tombés en rideau. Douleureuse question maintenant, comment réparer le bazar ?

Comment cela fonctionne t il ? Mon fils pencherait lui aussi pour un système simple sinus cosinus, comme RevaMD. Quid?

[djoilba]

Nota :
je n'ai pas fait de photos de la platine de l'anémomètre, celle au fil bleu correspondant au fil vert en sortie de câble, car je ne l'ai pas sorti de son logement.

[jiherve]

Bonsoir,
comment produis tu l'impulsion fig6?
Pour du sinus cosinus j'ai un doute car cela supposerait des capteurs appairées et surtout un élément tournant (aimant donc) produisant un champ parfaitement dipolaire mais pourquoi pas , dans ce cas les sorties seraient des tensions continues
JR

[djoilba]

Je me suis sans doute mal exprimé. vous trouverez en fig7 une représentation schématique de l'ensemble, avec un détail sur la girouette qui est constituée d'un aimant cylindrique bipolaire tournant dans la cage constituée par les deux capteurs hall disposés à 90°. Il y a changement de couleur des fils au niveau du connecteur à 5 broches.

J'ai alimenté en +5v les deux platines (anémo et girouette). Sur la platine de la girouette (fig5), j'ai testé les deux sorties l'une après l'autre : la sortie câble marron (blanc sur la platine) ne donne aucun signal, alors que la sortie blanche (jaune sur la platine) produit l'impulsion fig6. J'avais inclus une vidéo, mais apparemment elle n'a pas été postée.

[jiherve]

Bonjour
Cette impulsion est picochouillesque , d’après la doc des capteurs je m'attendais à une variation du niveau continu des sorties, car la girouette se place au vent et ne bouge plus ou peu.
Donc refaire des manips en mesurant le niveau continu.
JR

[djoilba]

Bonsoir,

Vous avez raison, à la réflexion il s'agit plutôt d'une pollution environnementale (Un parasite quoi !). Je vais refaire les mesures en réglant mon oscillo sur DC.

[djoilba]

Bonsoir,

J'ai refait les manips en réglant l'oscillo sur DC et en choisissant une base temps assez longue ... la tension de sortie sur les deux est plutôt basse : 1.38V et inférieure à celle prévue par les data sheets, (autour de 2.5V). Je n'observe aucune variation de la tension quel que soit la sortie. J'ai testé également l'aimant en utilisant un aimant de disque dur, pas de variation de tension. Il est probable que les composants sont morts. Compte tenu de leurs faibles prix, j'envisage de changer les 2 capteurs et les 2 diodes

[RevaMD]

Salut,

C'est assez intriguant comme capteur au vu de son apparente simplicité.
Les 2 composants "inconnus" sur votre schema semble etre des petits transistor ou mosfet (je penche pour cette option, avec VGS à 2-3V). Alors si on active la gate ou la base de l'un ou de l'autre le courant dans Vcc devrait augmenté. J'en vient a m poser la question si le controleur de ce capteur n'est pas un generateur de courant (sans depasser 5V) afin de mesurer une valeur.

D'autres part, quand vous indiquer 1.38V en sortie, je postulerai pour une aimantation remanante du composant meme sans la presence d'aimant, qui correspond à -900G selon le datasheet. N'y a til pas de variation de tension positive lors d'une inversion de champ +900G par example?

Dommage que le datasheet ne soit pas tres bavard...

[RevaMD]

En fait les 2 mosfet agirait comme une correction de gain lorsqu'on se rapproche de l'axe ou le champ est le plus faible. sortie à 2.5V sur un VGS à peine activé, ce qui augmente Vcc au max, la ou le capteur a le gain maxi en senssibilité. Au contraire, lorsqu'on en plein axe Nord sud magnetique, les mosfets viennent reduire Vcc, reduisant le gain en senssibilité du capteur...un peu tordu comme boucle de regule - je dois avoué!

[djoilba]

Bonjour,
Je vous dois à tous les deux des excuses pour mon silence. J'ai été assez occupé par ailleurs. J'ai remplacé certains composants, qui je pense, étaient défaillants : les deux capteurs Hall et les deux doubles diodes de la platine girouette, (fig_1) et le régulateur LM78L05, sur la platine anémo(fig_2)
En fait, l'ensemble girouette-anémo est alimenté en 12VDC, la platine supportant l'anémo reçoit le 12VDC, une puce LM78L05, fournit une tension régulée à 5VDC, destinée à alimenter la platine girouette.
Après remontage et application d'une tension de 12VDC, j'obtiens pour l'anémo (sortie bleu sur la platine, fig2), une signal MLI de 9,5VDC, tout à fait exploitable par Arduino, après l'avoir abaissé à 5V max.
Sur la platine girouette, j'obtiens des tensions variables entre 1,6VDC et 3,4VDC sur chacunes des sorties (jaune et blanche sur la platine girouette, fig1) en tournant la girouette, ce qui correspond bien au data sheet du A1302UA.
C'est un peu ce que j'attendais! Prochaine étape : carton circulaire gradué en degrés et relevé des tensions ...

[jiherve]

Bonsoir,
Cela aurait il été branché à l'envers ou prit la foudre ?
En tous cas cela avance.
JR

[djoilba]

Bonsoir JR,

Je pencherais pour un coup de foudre.

J'ai fait un relevé des tensions de 15° en 15° sur les deux sorties et j'obtiens le graphique suivant. C'est au tour de la programmation maintenant ...

A bientôt. GL

[djoilba]

La sortie blanche est à un niveau légèrement inférieur, il est possible qu'en l'approchant un peu plus de l'aimant tournant, j'obtienne une parfaite concordance entre les deux courbes. @ +. GL

[jiherve]

re
Je ne m’attendais pas à quelque chose d'aussi propre, c'est vraiment tres proche de sin et cos.
JR

[djoilba]

J'ai resserré le capteur sur l'aimant.

[djoilba]

J'ai quelques lacunes en trigonométrie et je m'y remets. Donc @+

[RevaMD]

Ca progresse et fini fort bien cette avanture masterhead shield!
Bravo, comme quoi tout n'est pas à jeter automatiquement

[djoilba]

Çà n'est pas terminé ! Outre les maths, j'ai un retard en programmation sur Arduino à combler. Je me suis inscrit sur OpenClassRoom ...

A bientôt si Alzeimer ne me rattrape pas ! GL

[jiherve]

Bonsoir
vu nos échanges je ne serais pas trop inquiet.
JR