MET_TP2 Station météo - Pluviomètre

MET_TP2
Station météo - Pluviomètre
G.COLIN
1 - Présentation :
Aimant
Contact ILS
Le collecteur dirige la pluie vers une sorte de petite balançoire formée de deux réceptacles, ou augets, de petite taille de part et
d’autre d’un axe horizontal. Il y a toujours un auget à l’horizontale et vis-à-vis de la sortie du collecteur, l’autre fait un grand
angle vers le bas. L’eau s’accumule dans celui à l’horizontale qui bascule quand il atteint le poids nécessaire, et se décharge de
son eau par gravité. La quantité de précipitations est mesurée par le nombre de basculements effectués par les augets, détecté
ici par un système composé d’un aimant et d’un contact ILS (contact qui se ferme à l’approche de l’aimant).
2 - Détermination des grandeurs mesurées
2
2.1 – Montrer, par un calcul simple, que 1 litre par m correspond à une hauteur de 1 mm.
3
3
2.2 – Donner le volume d’1 litre d’eau en ml, en cm et mm .
Après quelques essais, on estime un volume d’eau de 4,7 ml pour faire basculer le dispositif. Le diamètre du collecteur est de
128mm.
2
2.3 – Calculer la surface du collecteur en mm .
3
2.4 – Déterminer en mm le volume correspondant à 4.7 ml.
2.5 – Calculer la hauteur de pluie en mm correspondant à 1 basculement. (V=S•h)
Consulter le site internet de météo France : http://education.meteofrance.fr/observer-et-mesurer/les-precipitations/lamesure-des-precipitations-par-pluviometre#
2.6 – Après avoir parcouru rapidement les informations données par ce site, indiquer si la résolution calculée du pluviomètre est
conforme aux informations données par météo France.
3 - Mesure sur capteur
Cette partie est réalisée à tour de rôle parmi les binômes qui font le TP. Passer à la partie 4 si le poste de mesure est occupé.
Placer un Ohmmètre à la sortie du contact ILS pour vérifier que le contact se ferme ou s’ouvre à chaque basculement.
A l’aide d’un récipient gradué (jusqu’à 300 ml au moins), verser lentement de l’eau dans le collecteur du pluviomètre et
compter le nombre de basculement, jusqu’à en obtenir une cinquantaine.
3.1 – Déterminer le volume, puis la hauteur, nécessaire pour un basculement.
4 - Traitement de l’information
Le contact du capteur est simulé avec un bouton poussoir. Le traitement est effectué avec une carte ARDUINO.
er
Le 1
programme de test est donné sur le document réponse.
Pour des raisons pratiques le temps est divisé par 60 (1mn pour 1 heure – 10 s pour 10mn).
Le schéma de câblage est le suivant. On utilise une broche de la carte ARDUINO, programmée en entrée
R1
10k
+5V
Carte
ARDUINO
4.1 – Quel est l’état logique sur l’entrée de la carte ARDUINO lors d’un appui sur le bouton poussoir.
4.2 - Quel est l’état logique sur l’entrée de la carte ARDUINO lorsque le bouton poussoir est relâché.
Pour les questions qui suivent et qui concernent le programme, répondre sur la partie droite du document réponse, et
repérer par une flèche la partie du programme concernée.
Utiliser le site http://www.mon-club-elec.fr/pmwiki_reference_arduino/pmwiki.php pour répondre à certaines questions.
4.3 – Quel est le numéro de broche de l’entrée utilisée sur la carte ARDUINO ?
4.4 – Quelle instruction permet de définir la broche utilisée en entrée ?
La variable ETAT_AUGET est déclarée comme booléen (bool)
4.5 – Combien d’état peut prendre cette variable ?
La fonction setup() est exécutée une seule fois, après la mise sous tension ou après un RESET. Dans cette partie du programme,
on place l’initialisation des variables et des périphériques.
4.6 – A quelle valeur est initialisé le débit de l’interface série ?
4.7 – Quelle est l’instruction qui permet de lire l’état logique présent sur l’entrée IN_PLUVIO ?
4.8 – A quelle valeur est initialisé la variable ETAT_AUGET ?
Les microcontrôleurs disposent de plusieurs TIMER, dont le principal composant est un compteur incrémenté par une horloge
interne ou externe.
Une des applications de ces TIMER est d’interrompre régulièrement l’exécution du programme principal pour exécuter une
procédure particulière, appelé programme d’interruption.
La bibliothèque TimerOne permet d’utiliser le timer1 du micro contrôleur.
La fonction Timer1.initialize permet de fixer le temps entre 2 interruptions, valeur en µs. La fonction Timer1.attachInterrupt
permet d’indiquer la fonction à appeler au moment de cette interruption.
4.9 – Indiquer le temps entre 2 interruptions du Timer1 dans le programme.
4.10 – Indiquer la fonction appelée au moment de l’interruption.
La fonction compe_pluvio() permet de compter le nombre de basculement.
4.11 – Quelle instruction va permettre de détecter un changement d’état de l’entrée IN_PLUVIO ?
4.12 – Quelle variable contient le nombre de basculements ?
Lorsqu’un contact mécanique se ferme, il peut exister des rebonds de ce contact. La conséquence est l’apparition de plusieurs
impulsions électriques qui durent en général quelques milli secondes.
4.12 – Repérer sur le programme la temporisation ajoutée pour éviter de compter plusieurs impulsions, dues aux rebonds, lors
d’un seul basculement.
Tester le programme sur la carte ARDUINO – Appuyer sur le bouton poussoir pour simuler les basculements du dispositif.
4.13 – Reporter les essais effectués sur le document réponse et commenter ces résultats.
On souhaite, en plus de l’affichage du nombre d’augets par 10 mn (10s en simulation), afficher le cumul sur 1 heure (1mn en
simulation). Cet affichage se fera toutes les heures (1mmn en simulation).
On ajoute les 4 parties de programme ci-dessous :
1
byte NB_INT;
int NB_AUGET_HEURE;
2
NB_INT=0;
NB_AUGET_HEURE=0;
3
NB_AUGET_HEURE=NB_AUGET_HEURE+NB_AUGET;
NB_INT++;
4
if (NB_INT > 5)
{
Serial.print("Nombre d'augets en 1 heure: ");
Serial.println(NB_AUGET_HEURE,DEC);
NB_AUGET_HEURE=0;
NB_INT=0;
}
1 déclaration de variables globales :
NB_INT = nombre d’interruptions
NB_AUGET_HEURE : nombre d’augets en 1 heure
2 initialisations des variables
3 A placer dans le programme d’interruption
4 Toutes les 6 interruptions (1 heure = 6 x 10 mn) on affiche le cumul sur 1 heure- A placer dans le programme
d’interruption.
4.14 – Modifier le programme et faire constater le fonctionnement au prof. Indiquer par des flèches et des numéros (1 à 4) les
emplacements des 4 parties de programme ajoutées.