Compte-Rendu d’Expérience
Projet : ICE
Club : LTR DORIAN
Date : 2002
L’objet de cette expérience résidait en la mesure de trois paramètres physiques, l’altitude et la vitesse de la fusée et sa température interne.
Capteurs et conditionneurs :
La mesure de la vitesse est réalisée à l’aide d’un dispositif appelé tube de pitot. Il s’agit de mesurer la pression statique et la pression dynamique à l’aide d’un capteur de pression différentiel. Une formule magique bien connue permet d’affirmer :
Il suffit donc de relever la différence de pression et d’en déduire la vitesse :
Le capteur utilisé est un MPX2200 de chez Motorola et délivre une tension de 0.2 mV/kPa. Il est donc nécessaire de l’amplifier pour pouvoir traiter le signal comme nous le verrons plus loin.
Pour mesurer l’altitude nous avons embarqué un autre capteur de pression MPX2200 mais de type absolu. Il a la particularité d’être calibré en usine et donne une valeur directe de la pression ambiante.
Puisque l’altitude augmente lorsque la pression atmosphérique décroît, il suffit de se reporter aux tables de l’atmosphère pour évaluer l’altitude de la fusée.
Dans ce cas aussi il est nécessaire d’amplifier le signal avant de l’utiliser.
Enfin, nous avons placé un capteur de température LM35DZ de chez National Semiconductors sous les coques transparentes de la fusée. Celui-ci délivre une tension de 100mV/°C et nous avons donc également du amplifier le signal de sortie.
Pour cela nous avons utilisé un amplificateur d’instrumentation INA126 de chez BurrBrown, placé directement à la sortie des trois capteurs, afin de délivrer une tension comprise entre 0V et 5V.
Le microcontrôleur et le modulateur:
Ces trois tensions significatives amplifiées sont destinées à être numérisées par le microcontrôleur PIC16F877 de chez Microchip. Ce dernier est le composant maître du système de télémesure. C’est lui qui est chargé de sérialiser les données et ainsi de générer des trames au standard ANSTJ SNR4800.
Ce composant est programmable, c’est à dire qu’il est possible de lui attribuer des fonctions bien précise qu’il va réaliser à une vitesse de 1 million d’opérations par seconde. Dans notre cas, nous lui avons demandé de convertir chaque tension provenant des capteurs et des les placer les unes à la suite des autres, de telle manière à gérer la totalité des informations sur un seul conducteur, ce qui est absolument nécessaire si l’on veut les envoyer par radio.
Ces suites de 0 et de 1 sont alors envoyés vers un modulateur FSK, réalisé avec un XR2206 de chez Exar, afin d’associer une fréquence à la valeur 0 et une autre fréquence distincte à la valeur 1.
L’Emetteur :
Enfin, Le signal sinusoïdal " modulant " peut attaquer l’entrée de l’émetteur Toucan qui va se charger d’acheminer par voie hertzienne une onde porteuse " modulée " de fréquence centrale 137.1MHz afin de transmettre au camion du CNES les informations générées par la chaîne de télémesure.
Les essais :
Chaque fonction est réalisée séparément, c’est-à-dire que nous avons réalisé une carte électronique distincte pour les trois capteurs, le microcontrôleur, le modulateur, etc.…
Après avoir été calibrés les conditionneurs sont intercalés entre les capteurs et le microcontrôleur, puis le modulateur est ajouté et en fin de chaîne on relie l’émetteur Toucan.
Premier essai : le camion du Cnes reçoit les trames parfaitement. C’est un succès. Les essais qui s’ensuivront seront également réussis.
Le lancement :
Etape finale de l’expérience, le vol du projet ICE fut des plus chaotiques…
En fin de combustion du Chamois, un des quatre ailerons a été arraché mettant ainsi la fusée en incidence, provoquant l’ouverture de la case parachute et l’extraction de ce dernier.
De plus, au niveau de la télémesure, un pulse parasite est venu brouiller les trames, empêchant ainsi le décodage de ces dernières. La modulation à été enregistrée sur mini-disc avant de subir un filtrage afin de supprimer les parasites.
Il en est résulté des trames plates, vides, nulles…
Après analyse et réflexion, nous en avons conclu que les équerres maintenant les ailerons étaient trop fines et n’ont pas résisté aux vibrations et à l’accélération.
La télémesure n’est pas considérée comme un échec dans la mesure où des trames ont été reçues. Cela signifie que la chaîne a bien fonctionnée à partir du microcontrôleur… Ces trames n’auraient pas été reçues si le PIC le modulateur ou l’émetteur n’avait pas fonctionné.
Conclusion :
Ce projet a été très agréable à réaliser. En effet le grand nombre de machines et matériaux à disposition au sein du club nous à permis de lancer notre première Fusex. Des modifications au niveau des fixations ailerons et des capteurs sont à prévoir pour le prochain projet. Malgré un vol balistique dont vous pouvez retrouver la vidéo sur le site de Planète Science, le Club LTR DORIAN présentera le projet ICE au concours GIFAS 2003.
Le club remercie le Centre National d’Etudes Spatiales et l’ANSTJ pour avoir été à l’écoute de l’équipe ainsi que le Lycée Technique Régional Dorian de Paris pour ses ateliers, machines et matériaux.
