Pratiques et Techniques de la Plaisance

Comment adapter un aérien Raymarine ST60 à l’instrument « Wind » ST50. (Et sans doute plus généralement, un anémomètre quelconque à un instrument conçu pour un rouet plus rapide).

Raisons

• Sur Haize Egoa, les instruments Raymarine ST50 (ex-Autohelm) installés il y a aujourd’hui 16 ans fonctionnent encore parfaitement, ce qui n’a pas été le cas des capteurs associés à l’exception près du sondeur. Or, si l’on trouve encore des capteurs de vitesse (loch) de remplacement, il est très difficile de trouver l’ensemble girouette/anémomètre de tête de mât.
   
  En revanche, on trouve encore facilement des girouettes/anémomètres ST60 ou ST60+ qui on l’avantage de se monter sur un socle identique à celui du ST50, ce qui évite de tirer un nouveau câble le long du mât. Mais des progrès notables ont été accomplis depuis l’aérien ST50 et l’anémomètre ST60 tourne beaucoup plus facilement que son ancêtre. Ceci fait que la vitesse du vent traduite par un aérien ST60 et mesurée par l’instrument « Wind » ST50 est systématiquement majorée d’environ 30% (un vent de 10 noeuds sera par exemple mesuré 13 noeuds, un vent de 30 noeuds mesuré 39 noeuds).
   
  Or, à la différence des instruments ST60 et suivants, les instruments ST50 ne sont pas réglables pour ce qui est de la vitesse du vent.*
  C’est pourquoi, avec l’aide d’électroniciens intervenant sur le forum « Futura-Science », j’ai conçu un petit circuit électronique qui remplace la boîte de connexion de la girouette/anémomètre en pied de mât. Ce circuit permet grâce à la manipulation définitive de quelques « microswitchs » de retrouver la vitesse réelle du vent sur l’afficheur ST50.
   
  Tous les aériens d’anémomètres étant conçus sur le même principe (un aimant associé au rouet qui actionne un transistor à « effet Hall à chaque tour de rouet), il est possible que le circuit que je décris ci-dessous puisse permettre d’adapter n’importe quel aérien à n’importe que instrument conçu à l’origine pour un aérien tournant plus lentement.
  Je ne l’ai évidemment pas expérimenté, mais si cela fonctionne avec des instruments Raymarine, il n’y a aucune raison que cela ne fonctionne pas avec d’autres marques, une fois repéré le câblage et le voltage de l’instrument en question.
   
  Moyennant quelques modifications, cette carte électronique pourrait au contraire servir de multiplicateur à supposer qu’on veuille associer un instrument récent mais non-étalonnable à un ancien aérien tournant lentement. Mais je ne développerai pas ce cas de figure ici.

Principe

• Le rouet de l’anémomètre est solidaire d’un aimant permanent qui, lorsqu’il passe à chaque révolution devant un transistor à effet Hall, génère par l’entremise de celui-ci un signal à peu près rectangulaire. La fréquence de ce signal dépend bien entendu de la vitesse de rotation du rouet et, donc, de la vitesse du vent. C’est cette fréquence qui est analysée par l’afficheur pour être in fine traduite en noeuds.
   
  La petite carte électronique que je propose ici a pour but d’occulter une partie de ces signaux rectangulaires et, par suite, d’en diminuer de façon réglable très précisément, la fréquence « vue » par l’instrument. Elle utilise pour cela deux circuits intégrés 4089N montés en cascade avec, en entrée et sortie de ceux-ci un comparateur (double) LM393N dont le rôle est de rendre parfaitement rectangulaires les impulsions délivrées par l’aérien.
  Le tout est alimenté par le 8V délivré au capteur par l’instrument.
   
  Le schéma 1 montre le circuit le plus simple qu’on puisse concevoir sur ce principe.
   
  Le premier étage ( à gauche) est un comparateur. Il permet de transformer le signal capteur en signal carré compatible de l’entrée du compteur/multiplicateur.
  Les diodes permettent de protéger contre les surtensions d’entrées liées à la foudre par exemple. La résistance variable R12 permet de régler le seuil de déclenchement du comparateur suivant le signal d’entrée.
  Le switch S1 permet de « programmer » le rapport de réduction de la fréquence suivant la table fournie dans la datasheet du CD4089. Par exemple pour obtenir 12/16=0,75, il faudra programmer 12.
  Sachant que A=1 ; B=2 ; C=4 et D=8. Il faudra positionner D, C en position 1 et A, B en position 0.
  Pour la sortie, on utilise la deuxième moitié de U1 (U1 B) pour exploiter la sortie à collecteur ouvert qui la plus compatible avec l’afficheur/calculateur.
   
  Mais pour pouvoir programmer avec une très bonne précision, j’ai préféré monter deux CD 4089N en cascade sur le principe suivant selon le schéma 2 :
  Le premier 4089 donne une réduction par fractions de 16 impulsions, le second y ajoute des fractions de 256 impulsions selon la table suivante (datasheet du 4086N)
  ...tout ceci étant ajustable à l’aide de deux « dip switch » on/off X 4 reliés aux entrées A,B,C,D de chacun des 4089.

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Schéma 1	Schéma 2

Schéma 3	Schéma 4	Schéma 5

Finalisation du circuit.

• Voici donc le schéma 4 de principe de l’adaptateur comportant deux LN 4089 en cascade tel qu’il fonctionne depuis 3 mois sur mon bateau, à ma grande satisfaction :
   
  Ce schéma a été réalisé sur le logiciel freeware « Eagle » et je tiens à disposition de qui m’en fera la demande le fichier « Eagle » originel. On remarquera, en haut, les deux « by-pass » (X1-1/X3-2 et X1-2/X3/1) qui sont destinés à raccorder les fils de la girouette puisque le circuit remplace la boîte de raccordement Raymarine prévue pour 5 conducteurs (un pour l’anémomètre, deux pour la girouette et deux pour l’alimentation en 8V).
   
  Il permet de concevoir le circuit imprimé double face dont l’image suit (schéma 5) et sur lequel il suffira de souder soigneusement les différents composants électroniques :
   
  Ce circuit imprimé est réalisable directement à partir du fichier Eagle par un artisan sis à Bordeaux dont je fournirai l’adresse sur demande. Prix demandé en avril 2013 : 30 Euros, perçages effectués.
   
  En tout, avec son boîtier, cet adaptateur m’est revenu à moins de 60 Euros, ce qui reste avantageux par rapport à un changement complet des instruments.
   
  S’il y en a que ce petit bricolage intéresse, je me tiens à leur disposition pour les originaux des fichiers Eagle ainsi que pour la liste complète des ingrédients du montage et des adresses où se les procurer.

Peio
Haize Egoa

(18-09-2013) Indications complémentaires :

Voici une petite mise à jour de cet article comportant en particulier les endroits où acheter les différents composants du circuit et les références et prix de ces composants. Il y manque la résistance de 2MOhms (0.5W), mais elle se trouve facilement chez Conrad.

Je joins également l’adresse e-mail du monsieur qui fabrique le circuit imprimé (29,97 Euros avec le port) : http://etronics.free.fr/boutique/bo...

Ainsi que les 2 fichiers « Eagle » qu’il faut lui faire parvenir pour l’impression.

Une dernière précision : le circuit intégré LM393N (enfin, son « socket ») est à souder côté « bottom » du circuit imprimé. Je l’avais oublié et il m’a fallu pas mal de temps pour comprendre pourquoi le montage ne fonctionnait pas

Peio