Description technique

Le matriel de base

Voici une description du matriel utilis pour notre AMS dans sa version premire. Nous avons essay de faire au mieux avec les moyens dont nous disposions. Une partie du matriel a t achete chez diffrents fabricants franais ou trangers. Une autre partie vient de matriels de rcupration que nous avions dans un recoin de cave. Il a fallu beaucoup de temps pour arriver quelque chose de fonctionnel et nous n'avons pas compt nos heures de bricolage pour mettre en place ce premier prototype.

Il reste beaucoup de choses faire avant d'avoir une station complte. La prochaine grosse amlioration concernera l'ajout d'autres dtecteurs. Mais avant cela, il nous reste amliorer le systme existant, notamment au niveau de l'autonomie lectrique.

Si vous souhaitez avoir plus d'informations sur un lment en particulier, n'hsitez pas nous en faire part.

Le botier

A gauche le botier en cours de modification, droite, le botier finalis.

A l'origine, il s'agissait d'un botier d'horodateur. Nous avons choisi ce botier pour des raisons pratiques : le volume correspondait ce que nous souhaitions y mettre ; et pour des raisons de scurit : paisseur de tle de 5 mm d'acier, serrure blinde 3 points, etc).

Le support

Ce pied supporte l'ensemble de l'appareillage. Il a t ralis la main par notre ami Mirko (" la main", comprenez " la disqueuse et au poste souder" !). Il permet de surlever l'AMS et il est suffisamment solide pour encaisser la plupart des contraintes mcaniques (poids de l'AMS, vents, chocs, etc.). Il est pourvu d'une tte crante et rotative sur 360 degrs pour permettre l'AMS d'tre oriente dans la direction voulue.


Concernant le socle de soutien du pied, une armature de fer (4 boulons souds avec des morceaux de fer bton) a t coule dans une petite dalle de bton. Les boulons dpassant de ce support servent fixer le pied l'aide de gros crous.

Les batteries

Nous utilisons des batteries 12 volts au plomb avec lectrolyte au gel. Elles servent alimenter le systme (en particulier le PC et la camra) durant la nuit. Elles sont recharges en journe par les panneaux solaires.

Le PC accepte directement du 12V, il n'y a donc pas besoin de transformer la tension en sortie des batteries (seuls quelques fusibles suffisent, une lgre rgulation se fait via le botier chargeur des panneaux solaires qui fait l'intermdiaire des courants entrants et sortants).

Il y a 2 batteries principales de 27 Ah chacune. 3 autres batteries plus petites ont t ajoutes pour la ventilation du botier (aides par un petit panneau solaire indpendant). Les batteries sont places en bas du botier et sont recouvertes d'une grille mtallique (qui sert de support aux lments suprieurs).

Les panneaux solaires

L'AMS a t initialement conue pour tre autonome nergtiquement. Il a donc fallu ajouter des panneaux solaires pour assurer la recharge en journe des batteries. Pour l'AMS V1, cette alimentation solaire ne suffit pas pour assurer 100% des recouvrements nergtiques : les batteries finissent par se dcharger au bout de quelques jours (max presque une semaine), car les besoins nergtiques sont constants la nuit (l'AMS fonctionne 8-10h conscutives la nuit) et l'ensoleillement en journe n'est pas toujours constant (nuages, journes raccourcies l'hiver, etc.). Malgr des composants demandant peu d'nergie, les panneaux solaires devraient tre plus imposants pour pallier ces inconvnients. C'est le cas de l'AMS V2 (bientt fonctionnelle) qui rgle ce problme par l'utilisation de panneaux solaires de plus grande surface (environ 1.5m2). Ces nouveaux panneaux ont galement un meilleur rendement.

La ventilation

Une ventilation est ncessaire pour vacuer l'excdent de chaleur. Cette chaleur provient de l'AMS elle-mme (le PC est fortement sollicit et a tendance chauffer). En journe, l'intrieur du botier de l'AMS chauffe normment avec l'ensoleillement et mme si les appareils sont dsactivs en journe, cette forte temprature (surtout l't) risque d'endommager les appareils.

Nous avons plac 3 ventilateurs : 1 en extraction au sommet du botier, sous le chapeau du panneau solaire principal, un en aspiration en bas du botier entre les batteries, 1 l'intrieur pour brasser l'air autour du PC. Ce dernier ventilateur fonctionne la journe et est aliment par un petit panneau solaire l'arrire du botier. Plus il y a d'ensoleillement, plus le ventilateur est aliment et donc tourne vite, et plus la ventilation est efficace.

Le botier chargeur solaire

Ce botier lectronique assure la recharge des batteries via les panneaux solaires. Il est rgul, sert d'interrupteur la recharge et permet galement de ralimenter les composants (PC, camra) en reprenant le courant de sortie des batteries (12V).

On peut y connecter plusieurs panneaux solaires, mais actuellement un seul y est branch (le chapeau sur le botier). Il est fix au botier par de petits aimants, ce qui permet de le redisposer ailleurs si besoin.

Nous avons ajout une petite lampe leds sur piles qui est galement fixe au botier avec des aimants (une pression sur celle-ci permet de l'allumer). Elle nous sert clairer l'intrieur du botier lorsqu'il n'y a pas assez de lumire.

La camra

La camra est un des lments les plus importants de l'AMS. Nous avons fait le choix d'une camra analogique 12V, ultra-sensible, utilise gnralement dans le monde de l'astronomie. Cette camra utilise un capteur CCD (Charge-Coupled Device, ou dtecteurs couplage de charge) noir et blanc qui prend le spectre de la lumire visible ainsi qu'une petite partie de la gamme des infrarouges. Il s'agit d'une "WAT-902H2 Ultimate" dont vous pouvez consulter les caractristiques ici. Au moment de son acquisition, cette camra tait parmi les meilleures de sa catgorie. Elle accepte jusqu' une luminosit de 0.0002 lux ! Elle est extrmement petite (35.5 x 40 x 63 mm) et lgre (- de 100g).

L'objectif

La camra seule ne servirait rien sans un bon objectif. En effet, la camra n'est qu'un capteur CCD qui transforme la lumire en signal analogique.

L'objectif ajouter au capteur est essentiel, car c'est lui qui va conditionner la qualit de l'image notamment en terme de luminosit.

L'objectif choisi est un "Computar" de 6mm en F0.8. L'angle est relativement grand et la luminosit est excellente.

Vous trouverez toutes les caractrisques ici (galement dans la partie "outils" de ce site).

Le support de camra

La camra (et son objectif) est installe sur un support rglable, bricol partir d'un trpied d'appareil photo. De cette manire, on peut facilement rgler l'orientation et l'angle de la camra. Ce support est lui-mme fix sur une petite plaque d'acier horizontale qui peut tre dplace verticalement. Cette plaque est fixe la porte du botier, face aux ouvertures, de manire magntique. Elle peut donc librement tre dplace de haut en bas (des rails en acier assurent la rigidit de l'ensemble).

Il y a 3 ouvertures sur la porte avant en acier. Cette porte est recouverte d'une plaque de plexiglas paisse qui protge galement les ouvertures.

Ce plexi est suffisamment translucide pour la camra, mais nous pensons bientt changer cette plaque par du verre extra-transparent et scurit (= incassable)

Nous en avons profit pour insrer un petit texte explicatif du systme, en anglais et en franais. Ce texte est une simple feuille A4 plastifie, coince entre la porte d'acier et la plaque de plexiglas qui la recouvre.

le PC

L'ordinateur va tre l'lment qui va collecter sous forme numrique les donnes issues des capteurs, dont la camra. C'est via cet ordinateur qu'un logiciel va enregistrer les donnes lorsque la camra "dtecte" quelque chose. Il y a donc une valuation en temps rel de l'environnement et enregistrement de fichiers de donnes si la dtection s'enclenche.

Pour le choix de l'ordinateur, nous avions plusieurs impratifs : une machine simple et consommant peu d'nergie, un PC sous Windows pour faire fonctionner le logiciel que nous souhaitions, un PC en 12V (et non pas 220v) pour viter la transformation du courant depuis les batteries, enfin un ordinateur qui puisse s'allumer automatiquement en fonction d'un signal extrieur.

Le PC idal fut trouv : il s'agit d'un modle que les passionns de tunning voitures appellent un "PC-car". C'est un ordinateur conu pour tre intgr dans les voitures (lecteur DVD, mp3, etc.). Il est petit (la taille d'un ampli de voiture), fonctionne en 12v avec une bonne marge de tolrance, s'allume et s'teint en fonction d'un contact hors alimentation gnrale (cela correspond au contact du neiman de la voiture) et basse consommation (de l'ordre de 50W). Ce type de PC ne se trouve pas ou difficilement en France. Nous l'avons achet chez un spcialiste en Allemagne : www.CarTFT.com.

Parmi les modles existants, celui que nous avons choisi est un PC dot d'un connecteur PCMCIA, dans le but d'y intgrer une carte d'acquisition vido.

Les autres pices sont plus standards et correspondent des pices de PC portables : disque dur 120Go 2,5'', processeur Intel centrino 1.8MHz 2Mo de cache, 512Mo de RAM, etc.

Pas de matriel type lecteur DVD, souris, clavier, cran, etc., tout ceci n'tant pas utile.

Le PC est coup la journe et fonctionne la nuit (via un relais et un interrupteur crpusculaire).

L'acquisition des donnes

Les donnes arrivent de la camra par un signal analogique (par un cble composite). Il faut donc transformer ce signal analogique en numrique pour qu'il soit valu par le programme de dtection. Pour cela, nous avons intgr une carte d'acquisition simple en PCMCIA. Ne voulant qu'un signal brut sans compression, une carte d'acquisition type rcepteur de tlvision analogique/tnt, a suffit.

Les donnes sont directement analyses en temps rel par notre logiciel de dtection. L'acquisition ne se fait que lorsque le PC est allum, c'est dire la nuit.

Le logiciel de capture

Les vidos ne sont pas enregistres en continu, mais uniquement lorsqu'il y a "quelque chose" enregistrer. C'est le rle du logiciel de dtection : le logiciel analyse en permanence les images qui lui arrivent de la camra et lorsqu'un mouvement se produit ou qu'une lumire apparat, il commande l'enregistrement de la vido sous forme de fichiers sur le disque dur de l'ordinateur.

Il existe plusieurs logiciels de ce type, mais un des meilleurs actuellement se nomme "Ufocapture" qui est dvelopp par l'quipe "Sonotaco". Il existe une version gratuite et une payante de ce logiciel. D'autres applications peuvent venir se greffer Ufocapture pour analyser par exemple les orbites des satellites. Nous remercions au passage le responsable de Sonotaco qui nous a aids quant au choix de la camra et de l'objectif de l'AMS.

L'accs aux donnes

Les fichiers vido sont enregistrs sur le disque dur de l'ordinateur. Il faut donc rgulirement rcuprer ces fichiers pour constater les ventuels phnomnes enregistrs. De plus, la taille des fichiers tant trs importante (fichiers vido bruts) et la capacit du disque dur tant limite, il est ncessaire d'effacer ces donnes pour librer de la place.

Pour faire ces transferts, on peut bien entendu se connecter directement la machine via un cble rseau ou USB. Mais ceci demande des manipulations peu pratiques. Nous avons donc opt pour un transfert par Wi-Fi. Nous avons ajout une petite antenne Wi-Fi USB, place sous le chapeau du panneau solaire et relie au PC, l'intrieur du botier.

Nous utilisons un logiciel (RealVNC) qui permet de contrler le PC de l'AMS distance (en utilisant un autre PC portable par exemple). Cet accs se fait de manire scurise (login, mot de passe) jusqu' un loignement de 100-200 mtres environ (la porte pourrait tre augmente en installant une antenne Wi-Fi plus performante). De cette manire, nous n'avons pas besoin de manipuler l'AMS et les donnes sont rcupres tout en restant distance.

Le relais / interrupteur crpusculaire

Notre AMS (version 1) tant alimente par des panneaux solaires, il est ncessaire que les lments consommant de l'nergie soient coups en journe (PC, camra, ventilateurs). Pour couper l'alimentation, nous avons fabriqu un interrupteur crpusculaire. Il s'agit d'un montage lectronique qui actionne un relais grce un capteur de lumire.

En fonction de la quantit de lumire reue par ce capteur (rglable et qui est face une des fentres plexiglas), le relais s'actionne ou pas. Ce relais est lui-mme aliment en permanence, mais ne consomme que peu d'nergie. Lorsque le relais (une sorte d'interrupteur) est activ, les appareils sont aliments en 12V et une impulsion est envoye au PC qui lui commandera de s'allumer une trentaine de secondes plus tard. Inversement, au lever du jour, le relais coupe l'alimentation lectrique des appareils. De plus, nous avons dispos quelques protections, de type fusibles et interrupteurs manuels, lesquelles sont contenues dans un botier dport (sous la forme d'un gros interrupteur de jardin). Vous trouverez les plans de l'interrupteur crpusculaire dans la partie "outils".

Alimentation extrieure

L'AMS V1 est alimente grce des batteries qui sont recharges en journe par des panneaux solaires. Or, malgr cet apport d'nergie, les batteries finissent par se dcharger au bout d'une dure variable. Il est alors ncessaire de les recharger en utilisant un chargeur branch sur le secteur.

Les manipulations pour recharger les batteries tant assez fastidieuses (sortir les batteries, les remplacer par des nouvelles, recharger les batteries vides, etc.).

Nous avons finalement modifi l'AMS pour qu'elle intgre un petit chargeur. Ce chargeur est contenu directement dans le botier (intercal entre les 2 batteries principales et il peut tre reli par un cble au secteur (220v) de l'habitation proximit de l'AMS.

Une prise sous le botier permet de brancher facilement une rallonge lorsque cela est ncessaire, puis de la retirer aussitt la recharge effectue (quelques heures).

Vue d'ensemble

L'ensemble est assez volumineux, mais il est difficile de concilier fonctions multiples et compacit. L'extrieur est recouvert d'une peinture rsistante aux intempries, elle-mme recouvrant une couche d'antirouille (d'o la couleur orange sur certaines photos). Une des dernires difficults que nous ayons eue concerne la temprature intrieure du botier. Le problme se pose par fortes chaleurs, car le botier retient normment de chaleur malgr la prsence de ventilateurs. Plus d'ouvertures auraient pos des problmes d'tanchit (l'eau peut s'infiltrer) et de scurit (plus facile forcer). Une autre solution aurait t de peindre le botier avec une peinture rflchissante, mais le problme aurait t sa visibilit trop importante.

Les volutions prvues sont nombreuses. Nous envisageons par exemple d'augmenter la porte du rseau WiFi pour pouvoir atteindre une connexion internet proche. De cette manire et avec l'accord du propritaire, nous pourrons mettre en place un contrle de l'AMS par le web. A terme un systme de surveillance en temps rel pour tous les internautes connects ce site est envisageable.