Ballon statosphérique 2011
Les contraintes :
Nous devons réalisé une carte électronique afin de commander la temporisation du déclenchement de l'appareil photo. Pour cela, l'appareil photo devra être choisi minutieusement. Les appareils récents utilisent des systèmes de pré-déclenchement rendant plus complexe la réalisation de la carte électronique.
Objectifs visés :
Désir de prendre quelques clichés au décollage et permettre le suivi du vol.
Les contraintes :
Nous devons réalisé une carte électronique afin de commander la temporisation du déclenchement de l'appareil photo. Pour cela, l'appareil photo devra être choisi minutieusement. Les appareils récents utilisent des systèmes de pré-déclenchement rendant plus complexe la réalisation de la carte électronique. La gestion des batteries sans négliger la gestion du poids devra être prise en compte.
Les solutions retenues :
Appareil photo à focale fixe
résolution de 5Mpixels
capacité de 4Go assurée par une SD carte
Alimentation sous 3 volts
boitier étanche
coût : 39€
Un relais commandé assurera cette fonction.
Par sécurité, nous avons dupliqué les fils de commande.
La carte de commande électronique permet de déclencher avec une temporisation fixée à 15 secondes.Nous pourrons ainsi obtenir quelques photos lors du décollage et suivre l'évolution de notre ballon sonde.
Quelques inquiétudes :
Que se passera-t-il si de la condensation vient à apparaitre ?
Notre boitier résistera-t-il à la variation de pression ?
L'autonomie de 3 heures pourra-t-elle être maintenue avec une prise de photos toutes les 15 secondes ?
Sans cesse, de nouvelles interrogations sont venues alimenter notre réflexion et contribuées à la recherche de solutions...
Mesure de la pression et gestion de l’altitude de la nacelle.Dans un cas général, la pression est la manifestation d’une force sur une surface avec laquelle elle est en contact. La pression atmosphérique, elle, correspond au poids exercé par une colonne d'air sur une surface donnée. Elle se mesure en hectopascal (hPa) sachant que 1hPa = 100Pa (100 Pascal).
La troposphère, comprise entre 0km et 15 km (environ) d’altitude.C’est la couche où se produisent les phénomènes météorologiques (nuages, pluies, etc). La limite entre la troposphère et la stratosphère s’appelle la tropopause.
La thermosphère a une altitude de 85km et plus.
Au delà de 100km, on considère que l’on est sorti de l’atmosphère terrestre (début de l’espace).
Les deux dernière couches seront inaccessible pour le ballon sonde.
Objectifs visés :
On sait que la pression atmosphérique diminue lorsque l’altitude augmente, donc en embarquant un capteur de pression dans la nacelle de notre ballon sonde il nous sera possible de déterminer à quelle altitude se situe notre ballon.
Les contraintes :
La température influe sur la mesure de pression relevée par le capteur MPX5100A.
Le capteur de pression MPX5100A utilise l’effet piézorésistif (c’est à dire le changement de résistance électrique d'un métal dû à une contrainte mécanique).
Il possède une plage de mesure de 0 à 100kPa pour un signal de sortie compris entre 0,2 à 4,7V.
La plage de température de fonctionnement s’étend de-40 à +125°C.
Le temps de réponse du capteur est de 1 ms
Dispositif expérimental utilisé pour l'étalonnage du capteur de pression MPX5100A.
- Un voltmètre
- Un pressiomètre
- Une cloche à vide
- Un capteur MPX5100A alimenté correctement.
Mesure des températures.
Les contraintes :
La courbe d'étalonnage consiste à chacune des mesures de température obtenue de faire correspondre une tension comprise entre 0 et 5V, nécessaire pour transmettre l'information par l'émetteur Kiwi.
Les solutions retenues :
La thermistance CTN branchée en pont diviseur de tension répond à ses critères. On pourra regretter l'absence d'une caractéristique linéaire.Les dimensions sont en millimètre.
Le poids environ 0,4 gramme.
Plage de température de – 55°C à 125°C
la première est placée au milieu des piles (t°piles),
la seconde sur la paroi externe (t°paroi)
la dernière protégée par un cache (t°ext).
Le capteur externe est protégé du vent et de la luminosité, contrairement au capteur de la paroi, à l'air libre. Nous souhaitions, ainsi, étudier l'influence du soleil et du vent sur la température extérieure. Nous avons pu constater le chevauchement, tour à tour, de ces deux courbes de températures.
En effet le capteur de la paroi a été alternativement exposé puis protégé du rayonnement direct du soleil.
L'effet est immédiat : en présence des rayonnements lumineux, la température t°paroi augmente et passe au-dessus de la t°ext.
Inversement, à l'abri des rayonnements lumineux, la t°paroi passe en dessous de la t°ext.
Cette explication est corroborée par l'analyse des photos prises par l'appareil embarqué : Elles montrent en effet un mouvement quasi permanent de rotation de notre nacelle sur elle-même.
Mais alors, pourquoi les températures observées t°ext et t°paroi sont-elles différentes à l'abri du rayonnement solaire ?
Deux hypothèses sont envisagées. L'effet du vent et les domaines d'incertitude de nos capteurs.
Dans les prochains cours, nous réfléchirons et apporterons les réponses scientifiques pour valider ou non nos hypothèses.
Nous devrons également étudier et expliquer l'évolution de la caractéristique de la température t°piles. L 'aventure n'est pas terminée !
