Les binômes d'élèves Anthony et Fedi et Lucas/Florian ont chacun développé une carte capteur. Ci-dessus, en photo, la carte qui a été embarquée.
Mesure de la préssion
Objectif :
Mesurer la pression, pour en déduire l'altitude du ballon à tout moment de son vol.
Capteur
Modèle de choisi : MPX5100
Il est monté sur la carte capteur qui l'alimente et filtre sa sortie .
Conçue et réalisé par élèves en SE1
Courbe d'étalonnage
Effectuée par les élèves de 1ère STL Morgane,Axelle et Ornella pour le G1 et Benoit/RomainD pour le G2
Dispositif utilisé pour l'étalonnage
La cloche à vide disponible au lycée est un modèle qui équipe de nombreux établissements, mais il ne peut descendre en dessous de 100hPa ; ce qui correspond environ à une altitude de 14,5km, alors que la sonde monte à environ 30km d'altitude.
Nous avons réalisé à peu de frais une cloche à vide descendant à 35hPa, soit l'équivalent de 25km d'altitude. Le pressiomètre permet la mesure précise de la pression permettant ainsi de dresser la courbe d'étalonnage du capteur, cet appareil de mesure est généralement disponible dans les lycées, sinon son prix chez Jeulin est d'une centaine d'euros. Si on récupère le compresseur d'un vieux frigo. L'ensemble du matériel restant est constitué revient à une quinzaine d'euros !
Ci-dessous une photo de l'installation :
A noter qu'en utilisant 2 compresseur de frigo en cascade ,on peut arriver à une pression de 15hPa soit l'équivalent de 31km d'altitude !
Mesures éffectuées en vol
Analyse :
La pression atmosphérique à l'arrivée est beaucoup plus faible que celle du départ, ce qui est du à la différence d'altitude entre les 2 points (environ 1km)
Le fait que le système ne parvienne pas à mesurer des pressions inférieures à 138hPa, est du au capteur qui ne peut mesurer des pression inférieure à 130hPa.
Amélioration à prévoir :
Sauf à trouver un capteur de pression absolue qui permet de mesurer des très basses pressions d'environ 15hPa, une autre solution possible, sera de prévoir un deuxième capteur, mais de type différentiel à 2 embouts, dont un embout sera bouché et donc taré à une pression faible, ce qui correspondra à une certaine altitude élevée, il mesurera l'écart de pression entre cette altitude initiale déjà élevée et une altitude supérieure.
Courbe de l'altitude
De la courbe de pression on en a déduit l'altitude par l'utilisation de la formule altimétrique normalisée qui tient compte de la température et de la pression atmosphérique au sol.
Analyse des mesures :
On constate que l'ascension s'effectue à vitesse constante, qui d'après la courbe est de 3,76m/s
On constate que , compte tenu des limitations citées au sujet de la mesure des la pression matériel embarqué, les mesures ne sont valables que jusqu'à environ 15km d'altitude.
D'après la théorie et surtout d'après des relevés de multiples autres expériences, on a pu constater que la vitesse ascensionnelle est quasiment constante jusqu'à l'éclatement du ballon. C'est pour cela que nous avons pu nous permettre d'extrapoler la courbe, jusqu'à l'instant d'éclatement qui nous a été donné par la caméra vidéo. On a ainsi pu en déduire que le ballon a atteint, après 2h17mn d'ascension, l'altitude de 31km avant d'éclater.
Amélioration à prévoir :
L'utilisation d'un deuxième capteur de pression affectée aux basses pressions, permettra d'éviter l'extrapolation, en donnant une mesure de la pression réelle.
