La station météo de la Rose des Vents
 Vantage pro2
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La Vantage pro2 sans fils
 
de DAVIS
 
(6152eu)
 
Les caractéristiques
 
 

(Mise à jour le 22 Août 2005)

La Vantage à la Rose des Vents
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La station est posée sur le meuble informatique.


   

L'ensemble des capteurs vus depuis SUD face au Nord

La station vue depuis le SUD-EST en regardant le NORD-OUEST


Les capteurs vu depuis le SUD-SUD-OUEST en regardant le NORD-NORD-EST. Le dégagement est pratiquement total sur 225° NORD-EST à l'OUEST face au SUD. Comme les vents dominants les plus vigoureux sont des secteur EST ou SUD-OUEST leur mesure est peu perturbée.

L'anémomètre - girouette est fixé sur un mât à une hauteur d'environ 8,80m. Le mât est constitué par le tronc d'une sapinette d'environ 7,40m contre lequel est fixé une perche de 2.5m dépassant le mât d'environ 1,20m sur laquelle est fixé l'anémomètre qui surmonte le sommet de la perche d'environ 20cm. Ainsi il suffit de dégager la perche et de la redescendre pour faire la maintenance de l'anémomètre-girouette en ne montant qu'à 6m le long du mât.


                                     

 

         

Le pluviomètre est fixé sur un poteau scellé, et reposant sur deux rondins pour éviter toutes vibrations par fort vent, qui risqueraient de déclencher des basculements d'auget intempestifs

 

    

L'abri

 

Description de l'abri

L'abri est placé sur un poteau en PVC de 2.50m (tube de PVC 80mm) haubané. Ce matériau offre un minimum d'inertie thermique. L'abri est formé d'un plancher en contreplaqué de 10mm percé de trous de 30mm à 40mm sauf en son milieu, point de fixation au poteau. Ces trous allèges l'abri et permettent une ventilation verticale.

Sur le plancher est maintenu à environ 15mm par 4 entretoises un faux plancher de polystyrène-choc blanc percé en son centre d'un trou de 60mm. Ainsi l'air en provenance du sol peut pénétrer au centre de l'abri mais pas le rayonnement diffus arrêté par la chicane plancher - faux plancher. Aux 4 coins du plancher sont vissés et collés 4 petits tasseaux de sapin de 23mm de coté et de 20 cm de long.

 

Chaque tasseau comporte sur deux faces contiguës des entailles de scie de 1mm de large et 3mm de profondeur, à 45°, distantes de 22mm.

Dans les entailles sont glissées des cornières de PVC blanc de 1mm d'épaisseur, avec des ailes de 30mm longues de 20cm pour la longueur et 12.5 cm pour la largeur de l'abri. Les dimensions intérieures de l'abri sont d'environ: (h x L x H)12 cm X 19.5cm X 18 cm

Les 4 tasseaux sont prolongés par 4 morceaux de tige filetée de 3mm vissés sur 2cm dans le centre de chaque tasseau.

Les toits sont des barquettes alimentaires en PVC blanc de 0.8mm dont le fond est plus grand que les dimensions externe de l'abri de 4cm en longueur et largeur. Les "barquettes - toit" ont une profondeur de 5cm. La première est enfilée sur les 4 tiges filetées et comporte en son centre un trou de 80 mm (90mm maintenant) juste à la verticale de celui du faux plancher. Les tasseaux dépassent la dernière cornière de 3.5cm, ainsi le toit recouvre la dernière cornière d'environ 1.5cm. Le fond du premier toit est doublé par une plaque de polystyrène-choc de 2mm (identique au faux plancher) percée elle aussi d'un trou de 80mm (90mm dans la version du 01/08/2005). Cette doublure est rivée au premier toit et supporte un ventilateur de boiter d'ordinateur de 80mm 12V et environ 80mA sous 10V (un ventilo de 92mm 12V 60mA sous 10V pour la version du 01/08/2005). Le deuxième toit est fixé sur les mêmes 4 tiges filetées de 3mm à 4.5cm du premier toit. Des corps de Bic + rondelles en plastique servent d'entretoises. Des boulons borgnes de 3 mm + rondelles terminent la fixation des 2 toits sur l'abri.

Ainsi l'aération haute de l'abri passe entre le premier toit et le haut des cornières ou (et) par l'orifice du ventilateur puis entre les deux toits

La platine capteur thermo-Hygro est vissée via deux entretoises de 5 mm en plastique sur un support en U en polystyrène-choc ajouré pour un allègement maximum et une meilleur circulation de l'air. Dans la version du 01/08/2005 la platine porte capteur est placée verticalement à environ 4 cm du double plancher

Deux équerres ajourées en polystyrène-choc supportent un tube en PVC 0.5mm de 65 mm de diamètre qui surmonte la platine porte capteur de 3cm. Dans la version du 01/08/2005 le tube contenant la platine porte capteur descend jusqu'au niveau du double plancher au niveau du trou central de 80mmm. Ce tube se termine 2 mm sous l'hélice bien au centre de celle-ci. Dans la version du 01/08/2005 le tube est prolongé d'un entonnoir de 65mm - 100 mm qui vient se plaquer contre le ventilateur. 8 trous de 1cm, au haut de l'entonnoir, permettent à l'air au haut de l'abri, d'être aspiré par le ventilo.

Le support de la platine porte capteur et les deux équerres sont fixés en diagonale sur le double plancher, donc face à deux montants, pour ne pas entraver le circulation de l'air pénétrant par les 4 faces à persiennes. Dans la version du 01/08/2005 le tube qui entoure le platine porte capteur isole complètement celle-ci de l'abri. Le ventilateur assurant la circulation de l'air depuis le trou au milieu du faux plancher jusqu'au dessus du premier toit.

Le ventilateur de 80mm aspire par le centre de l'hélice l'air dans le tube créant un courant ascendant autour des capteurs. Par la périphérie l'hélice aspire l'air "chaud" qui monte au haut de l'abri. Dans la version du 01/08/2005 le ventilateur de 92 mm aspire l'air dans l'entonnoir-tube créant un courant ascendant depuis le dessous du faux plancher jusqu'au dessus du premier toit.

 

Le système de ventilation forcée solaire

Dans la nature rien n'est absolu. Le blanc réfléchi la presque totalité des radiations solaires, mais pas à 100%. Un objet blanc va quand même s'échauffer, tout comme un corps noir n'absorbera pas 100% des radiations. Même peint en blanc, l'abri va s'échauffer en plein soleil , si la ventilation n'est pas suffisante par vent faible ou nul. Pour palier à ce manque de ventilation naturelle, par vent faible ou nul, il est possible de créer une ventilation artificielle qui évacuera l'air chauffé en haut l'abri par les radiations solaires. C'est le rôle du ventilateur. En alimentant celui-ci par un panneau solaire on obtiendra son fonctionnement justement lorsqu'il y a échauffement de l'abri par le soleil. Même si la lune rayonne, l'énergie mise ne cause est totalement négligeable !! J'ai choisi, par souci de simplification de ne pas avoir de ventilation mécanique la nuit. Dans la version du 01/08/2005 je suis revenu sur ce choix en ventilant même la nuit, au prix d'une plus grande complexité du module électronique

Un panneau solaire de 2.3 W (0.127A sous 16.8V nominaux sous un éclairement de 1000w/m²) alimente le ventilateur. Le panneau choisi est fait pour être placé en extérieur et supporter pluie, grêle, vent et gelées. Cette configuration, le panneau relié directement au ventilateur, présente deux défauts:

  • En plein soleil le ventilateur est alimenté avec une tension trop élevée, plus de 14V ce qui oblige à mettre en série une résistance pour éviter de le voir griller rapidement
  • Le panneau solaire ne débite un courant que si le soleil le frappe sous un angle pas trop élevé. Ceci fait que le matin au lever du soleil ou le soir au coucher, même en hiver, le ventilateur ne tourne pas. En été c'est pire: le soleil se lève au NE et se couche au NO, pendant plusieurs heures le soleil est derrière le panneau, donc aucun courant n'est fourni au ventilateur alors que le soleil frappe les faces EST, au lever et OUEST au coucher, de l'abri et les chauffe.

Une solution élégante est d'intercaler un bloc d'accus entre le panneau solaire et le ventilateur, via une diode pour que la nuit l'accus ne se décharge pas dans la panneau. Pendant les heures où le soleil frappe le panneau, celui-ci fourni du courant pour charger les accus. Nous disposons ainsi d'une source de courant pour alimenter le ventilateur lorsque nous le souhaitons. Seulement, ainsi, le ventilateur est alimenté en permanence par l'accus qui va rapidement être déchargé, surtout les nuits suivant un jour nuageux. Il faudrait donc un accus et un panneau plus gros.

J'ai choisi un accus de 9.6 V pour une capacité de 1800mA pouvant supporter un courant de charge jusqu'à 1A. C'est un modèle pour voiture radio commandée

Il ne reste plus qu'à mettre entre l'accus et le ventilateur un circuit électronique basique afin de n'autoriser la rotation du ventilateur que pendant les heures de présence du soleil. Celui que j'ai fais est constitué par 2 cellules photo-résistantes orientées une à l'EST l'autre à l'OUEST, qui, lorsque l'éclairement du soleil est suffisant, réglage par un potentiomètre, via trois transistors, alimente le ventilateur.

Ainsi le ventilateur reçoit une alimentation de 9.6V à 11V suivant l'état de charge de l'accus et le débit du panneau solaire. Cette tension, un peu en dessous des 12V nominaux pour le ventilateur, le fait tourner un peu moins vite (-10% à -25%) ce qui augmente considérablement sa durée de vie tout en assurant un débit d'air conséquent, environ 40m3/h.

J'ai réglé le potentiomètre pour que le ventilateur démarre environ 1/2h après le lever du soleil et s'arrête environ 1/2 h avant le coucher, par temps bien clair, et ne fonctionne pas par temps fortement nuageux ou sous la pluie et, bien sur, la nuit.

L'accus et le circuit électronique ont trouvé place derrière le panneau solaire, à l'extérieur et au dessus de de l'abri n'induisant ainsi ni perturbations thermiques ni inertie thermique.

Dans la version du 01/08/2005 le circuit électronique est complété par un étage fonctionnant la nuit. Du lever au coucher du soleil le principe du circuit est le même, mais dès le coucher du soleil un nouvel "étage" va alimenter le ventilateur par intermittence de 5 secondes à 35 secondes réglage par un potentiomètre, toutes les minutes. De plus durant la fraction de minute ou le ventilo tourne sa tension sera de 4 V à 6.5 V (réglable par un potentiomètre). Au lever du soleil la ventilation continue redémarre jusqu'au coucher.

 

Pourquoi ces modifications?

  • J'avais remarqué sur les graphique de WsWin32 des petites irrégularités principalement le matin, au démarrage de la ventilation. Surtout qu'à ce moment l'air est très souvent immobile. Idem au coucher du soleil avec un air tout aussi calme.
  • La nuit et par temps couvert les courbes de température et d'hygrométrie me semblaient bien "lisses" avec des variations "moles".
De ces observations très intuitives il me semblait que la ventilation était insuffisante la nuit et par temps nuageux. Voir plus bas mon analyse des défauts de mon abri par rapport à un abri Davis 7714

Problème: faire tourner la nuit le ventilateur ne posait pas de problème, mais cela nécessitait un panneau solaire deux fois plus puissant (cher!). Il me fallait resté dans mon cadre énergétique: ne pas dépenser plus de 600 à 800mA/h par 24h. pour cela:

  • un ventilo plus grand consommant moins. D'un ventilo de 80mm consommant 100mA sous 12V je suis passé à un ventilo de 92mm consommant 80mA sous 12 V et brassant un peu plus d'air. J'ai pu le sous volter un peu tout en gardant le même débit. Le 80mm sous les 10V de mon installation consommait 80mA, le 92mm sous 8 V consomme 50 mA. Avec 10h de jour je passe de 800mA/h à 500mA/h. Gain 300mA/h pour une ventilation équivalente.
  • la nuit je l'ai règle sur 20s de rotation par minute avec une tension de 5V. Sous 5V le ventilo consomme 30 mA. Sur une minute, comme il tourne 1/3 du temps cela fait une moyenne de 10mA. Si j'ai pris une journée avec 10h de soleil, il y a 14h de "non soleil" ce qui me donne 140mA/h de conso pour le ventilo.

Bilan: 500mA/h pour le jour, 140mA/h pour la nuit: je suis dans mon cadre. Je peux même faire des ajustement si nécessaire: j'ai 3 réglages possible:

  • le seuil de passage ventilation continue vers ventilation discontinue
  • la tension du ventilo en ventilation de nuit, donc sa consommation
  • la durée de ventilation chaque minute.

Maintenant je n'ai plus de discontinuités la matin et le soir et les courbes de nuit sont un peu plus "vivantes". Pour être parfaitement franc, les différence avant-après sont très faibles, et j'avoue que c'est du "pinaillage". Concidérant mon abri comme déjà performant, les améliorations ne peuvent être que de faibles amplitudes.

 

Les plus et les moins mon abri
(à compléter et m'en faire part sur mon courriel, merci)

 

Plus Moins
  • J'ai conçu l'abri pour lui assurer une inertie thermique minimale, par le choix des matériaux, par leur mise en oeuvre. C'est à dire qu'il retransmet le plus rapidement possible les variations de température de l'air au capteur.
  • Sur l'abri Davis 7714, ou celui livré avec la Vantage pro 2, les assiette qui forment les persiennes sont constituées d'un plastique épais et lourd qui a une plus grande inertie thermique que mes fines cornières en PVC,...... en pratique..... je ne suis pas convaincu de la différence !
  • Une aération optimale dés que les radiations solaire peuvent induire un échauffement, même la nuit pour améliorer la réactivité.
  • Un faible coût, Tout compris: panneau, ventilateur, accus, matériaux et composants électroniques j'arrive à 100 euro et un paquets d'heure de travail
  • La conception, sous forme d'un cube avec des arrêtes pleines, fait que le vent soufflant vers les arrêtes pénètre mal dans l'abri. Il aurait fallu une structure avec des empilements d'assiettes ouvertes vers tous les horizons, comme sur l'abri Davis 7714. La confection de ce type de structure nécessite des moulages quasi impossibles à fabriquer artisanalement pour un faible coût.
  • Les persiennes sont formées de cornières offrant une discontinuité pour l'écoulement de l'air, alors que sur l'abri Davis le profile des assiettes courbe freine moins l'écoulement de l'air.
  • Les assiettes Davis sont perforées pour permettre un écoulement vertical de l'air chauffé par le soleil avant qu'il ne pénètre dans l'abri. J'ai fait un essai de cornières percées, mais au niveau des trous apparaissait un couloir laissant pénétrer des rayons. Il aurait fallu que je diminue l'espace entre 2 cornières, entravant ainsi un peu plus l'écoulement de l'air dans l'abri.
  • La ventilation mécanique ne fonctionne pas la nuit. Par temps calme, la circulation de l'air dans l'abri n'est pas optimale. Les petites variations de températures brèves n'atteignent pas le capteur par nuit sans vent nuit. Cela je l'ai supprimé avec la version du 01/08/2005.

Le plus gros avantage retiré de mon abri est tout ce que j'ai appris en le construisant, en découvrant ses défauts et en recherchant des solutions pour l'améliorer. Le comparatif, succinct, fait sur une autre page de ce site, m'a permis de vérifier que, globalement, il répondait bien aux objectifs d'un abri météo: permettre l'enregistrement le plus fidèle possible des variations de température et d'hygrométrie de l'air. Et là il est très légèrement plus performant que l'abri DAVIS 7714, mais par rapport à un abri Davis à ventilation mécanique forcée ou un Abri MF ?. Ce qui est sûr c'est que je suis arrivé à un niveau où les améliorations seront de très faibles amplitudes. Toute proportion gardée, aujourd'hui il n'est pas envisageable d'améliorer le record du 100m de 1 s: les nouveaux records correspondent à des gains de l'ordre du 1/100ème au prix d'un effort énorme!

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