Projet nº 55 : anémomètre sans mécanique de l’électronique pure
Mesurer la vitesse du vent sans pièces mobiles ?
Rien ne résiste à l’électronique.
Et elle n’a besoin ni d’une foule de composants ni de processeur !
Mesurer la vitesse du vent sans pièces mobiles ? Rien ne résiste à l’électronique. Et elle n’a besoin ni d’une foule de composants ni de processeur !
D’habitude, la mesure du vent s’effectue par des constructions mécaniques qui en indiquent la direction à l’aide d’une girouette et la vitesse par une roue à aubes. Un électronicien préfèrera s’y prendre sans composants mécaniques. Voici donc un petit circuit qui n’utilise que des transistors et un amplificateur opérationnel pour évaluer la vitesse du vent. Comment ? En exploitant l’effet éolien qui refroidit tout objet plus chaud que son environnement.
Le circuit
Le capteur est ici un transistor, T2 dans la figure 1, converti en diode, base et collecteur réunis. La tension de conduction de cette diode s’élève de 2 mV par degré d’abaissement de la température. Si l’on chauffe légè- rement le transistor, sa température sera plus élevée que celle ambiante, et le refroidissement proportionnel à la force du vent qui souffle sur lui.
C’est le transistor T1, parcouru par un courant continu, qui réchauffe T2. Ils sont tous deux en contact thermique étroit. La tension sur T2 est révélatrice de la vitesse du vent, on la compare à la tension sur un autre transistor de référence, T3, lui également connecté en diode. Les tensions sur T3 et T2 sont appliquées aux entrées différentielles de l’amplificateur opérationnel IC1. Ce 3130 est configuré en amplificateur par 1 000 selon le rapport de R6 sur R5. Si le vent refroidit la « diode » T2, la tension à ses bornes s’élève. Celle de la sortie de l’ampli op aussi. En conséquence, le courant d’air fait augmenter le courant de base de T1 qui produit ainsi davantage de chaleur. L’ampli op s’efforce de compenser la chute de température en augmentant le courant de collecteur de T1. Un milliampèremètre intercalé dans le circuit de collecteur de T1 nous indiquera à quel point T2 se refroidit ; en d’autres termes, de combien T1 doit chauffer plus T2. Nous pouvons utiliser comme instrument un appareil à cadre mobile « ancien style », pour 50 mA à pleine échelle. Un module de voltmètre numérique équipé d’un shunt pour un courant de 50 mA fait aussi l’affaire.
La figure 2 montre le circuit imprimé déve- loppé pour l’anémomètre. Le tracé des pistes est disponible gratuitement sur [1]. Facile d’y implanter les quelques composants nécessaires. T1 et T2 sont installés côte à côte avec un peu de pâte thermoconductrice entre eux avant de les enserrer d’un mor- ceau de fil comme sur la photo du prototype.
Figure 1: L’ampleur du refroidissement du transistor T2 correspond à la force du vent.
D’habitude, la mesure du vent s’effectue par des constructions mécaniques qui en indiquent la direction à l’aide d’une girouette et la vitesse par une roue à aubes. Un électronicien préfèrera s’y prendre sans composants mécaniques. Voici donc un petit circuit qui n’utilise que des transistors et un amplificateur opérationnel pour évaluer la vitesse du vent. Comment ? En exploitant l’effet éolien qui refroidit tout objet plus chaud que son environnement.
Le circuit
Le capteur est ici un transistor, T2 dans la figure 1, converti en diode, base et collecteur réunis. La tension de conduction de cette diode s’élève de 2 mV par degré d’abaissement de la température. Si l’on chauffe légè- rement le transistor, sa température sera plus élevée que celle ambiante, et le refroidissement proportionnel à la force du vent qui souffle sur lui.
C’est le transistor T1, parcouru par un courant continu, qui réchauffe T2. Ils sont tous deux en contact thermique étroit. La tension sur T2 est révélatrice de la vitesse du vent, on la compare à la tension sur un autre transistor de référence, T3, lui également connecté en diode. Les tensions sur T3 et T2 sont appliquées aux entrées différentielles de l’amplificateur opérationnel IC1. Ce 3130 est configuré en amplificateur par 1 000 selon le rapport de R6 sur R5. Si le vent refroidit la « diode » T2, la tension à ses bornes s’élève. Celle de la sortie de l’ampli op aussi. En conséquence, le courant d’air fait augmenter le courant de base de T1 qui produit ainsi davantage de chaleur. L’ampli op s’efforce de compenser la chute de température en augmentant le courant de collecteur de T1. Un milliampèremètre intercalé dans le circuit de collecteur de T1 nous indiquera à quel point T2 se refroidit ; en d’autres termes, de combien T1 doit chauffer plus T2. Nous pouvons utiliser comme instrument un appareil à cadre mobile « ancien style », pour 50 mA à pleine échelle. Un module de voltmètre numérique équipé d’un shunt pour un courant de 50 mA fait aussi l’affaire.
La figure 2 montre le circuit imprimé déve- loppé pour l’anémomètre. Le tracé des pistes est disponible gratuitement sur [1]. Facile d’y implanter les quelques composants nécessaires. T1 et T2 sont installés côte à côte avec un peu de pâte thermoconductrice entre eux avant de les enserrer d’un mor- ceau de fil comme sur la photo du prototype.
Figure 1: L’ampleur du refroidissement du transistor T2 correspond à la force du vent.
