samedi 9 janvier 2010

Construire un capteur de champ magnétique 3 axes

Les manifestations de type PAN s'accompagnent souvent de perturbations électromagnétiques et magnétiques : moteur qui s'arrête, caméra HS, panne d'électricité ...

Dans un cas récent on a mesuré un champ magnétique élevé sur une voiture, dans laquelle le conducteur avait eu un contact rapproché. Le champ était encore à 40% de sa valeur initiale vingt jours après la rencontre.

http://www.openminds.tv/ufo-in-ny-buzzes-car-causing-electromagnetic-effects/


En premier lieu, ne pas confondre champ magnétique et champ électromagnétique même si ces deux champs sont assez liés puisque un champ électromagnétique est composé d'un champ magnétique et d'un champ électrique.

Pour faire simple, un champ magnétique est ce qui est généré par un aimant permanent ou un électro-aimant, le champ électromagnétique est ce qui est utilisé par un radar, la transmission radio, le micro-onde, la lumière ...

Je ne suis pas physicien, si quelqu'un se sent de préciser ces deux phénomènes, il sera le bienvenu. On peut aussi consulter wikipédia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Champ_magn%C3%A9tique
Les champs électromagnétique se mesure avec un analyseur de spectre. Hélas, ce type d'appareil est assez cher. Pour le domaine qui nous intéresse un analyseur dans la gamme des 2 à 4 ghz coute au minimum 500€ (cela peut monter à 25.000 € !!!)

Exemple avec ceci : SPECTRAN® HF-4040 (100MHz to 4GHz)

L'objectif de ce montage est plutôt de s'intéresser au champ magnétique, il nous faut ce que l'on nomme un Teslametre.

A noter, la valeur de la densité de flux du champ magnétique est exprimée en Tesla, elle est d'environ 50 μT au centre de la France.

Notre cahier des charges sera le suivant :
  • Mesurer l'évolution du champ magnétique sur 3 axes afin de connaitre les 3 composantes du vecteur magnétique au niveau du capteur. Son évolution peut nous permettre de détecter un phénomène inhabituel.
  • Il doit avoir une sensibilité élevé, car le champ magnétique décroit assez vite avec la distance (r2 ou r3 ???), je ne suis pas un intime des équations de Maxwell !!!
  • Gamme étendue afin d'éviter une saturation en cas de détection.
  • Fréquence de lecture élevée.
  • Intégration possible avec le logiciel ReactivUfo.
  • Montage facile, sans connaissance particulière en électronique.
  • Cout raisonnable.
Le choix s'est porté sur ce composant : MicroMag3, voici ses caractéristiques :
  • 3 axes perpendiculaires
  • Etendue de la mesure : +- 1100 µT
  • Résolution : 0,015 µT (à comparer au 50 µT du champ terrestre au centre de la France, on se rend compte que ce montage pourra aussi servir de boussole 3 axes !)
  • Jusqu'à 2000 mesures par secondes (pour 1 axe)
  • Interface de type SPI sur 16 bits.


L'interface SPI est intéressante car on obtient directement une mesure numérique (sur 16 bits avec ce capteur) mais il faut une carte spécifique pour l'interfacer avec un PC.

C'est là qu'intervient le µChameleon. C'est une carte d'acquisition qui s'interface facilement avec un PC sur le port USB. Dans la majorité des cas (c'est le notre), elle fonctionne avec l'alimentation de la prise USB. Il est donc inutile d'ajouter un transformateur secteur. Elle dispose d'entrées/sorties analogiques, numériques (0/1), de timers, et d'un bus SPI !!!!



Ok, mais combien ça coute ?

Les montants sont données à titre indicatif car ils peuvent varier et ils sont hors transport.
  • MicroMag3 : 40 €
  • µChameleon : 139 €
  • 2 connecteurs femelles 8 points avec fils au pas de 2,54 mm : 2 €
Il est possible donc de faire ce montage pour moins de 200 euros sans sortir le fer à souder. On a juste besoin d'un petit tournevis cruciforme. Je donnerais en fin d'article les liens vers les différents sites intéressant.

Allez, go pour le montage !

Ici les connexions du MicroMag3 :



Ici les connexions du µChameleon :



Et le connecteur qui va nous éviter de sortir le fer à souder :

Il est pourvu de 8 fils, le MicroMag3 est constitué de 2 x 7 pins, un des fils ne sera pas utilisé.

Voici le tableau de connexion entre les deux cartes :






Et pour le logiciel ?

1) Installation du pilote du µChamelon

On commence par connecter le µChameleon sur un port USB du PC
Une petite LED doit se mettre à clignoter sur la carte et le PC doit afficher une erreur , du genre "Problème d'installation détectée sur µChameleon.

Hélas, l'installation n'est pas automatique !

  1. Télécharger les pilotes de la carte ici : http://www.starting-point-systems.com/downloads/muChameleon_cdm_driver_Win7-Vista-XP-2k_2.06.00.zip Ou depuis cette adresse si le lien direct ne fonctionne pas : http://www.starting-point-systems.com/index_fr.html / Téléchargement --> pilote CDM
  2. Extraire de l'archive zip téléchargée, tous les fichiers et les copier dans un répertoire du PC (ou on veut !).
  3. Sur XP, depuis le menu "Démarrer", Cliquer sur "Exécuter" et saisissez devmgmt.msc, puis entrée.
  4. Sur Vista et Windows 7, depuis le menu Windows en bas à gauche (icone), cliquez sur "rechercher des programmes et des fichiers" et saisissez devmgmt.msc, puis entrée, puis cliquer sur devmgmt.
  5. Dans la fenêtre qui s'affiche, apparait tous les éléments du PC, leurs status de fonctionnement, les versions des pilotes installés,
  6. rechercher "µChameleon" qui doit être en erreur, double click, puis dans l'onglet "Mise à jour du driver", sélectionnez l'option "Recherche manuelle", indiquez le répertoire ou vous avez extrait l'archive téléchargé et validez !!! Dans un cas, j'ai été obligé aussi de faire cette manipulation sur la carte virtuelle série qui apparaissait en erreur ... grrr
  7. C'est fini ! Mr µChameleon, il serait bien de fournir un setup prêt à l'emploi !!!!

2) Mise à jour du logiciel interne à la carte µChamelon

Le bus SPI n'est géré qu'à partir de la version 3.1, les cartes sont livrées (pour l'instant) en 3.0.
  1. Lorsque le µChameleon est connecté au PC, téléchargez et exécutez l'outil de mise à jour http://www.starting-point-systems.com/upgrader_fr.html ou depuis http://www.starting-point-systems.com/index_fr.html / Téléchargement / Logiciel mise à jour
  2. Suivez les indications du logiciel, c'est rapide et simple ... ouf !
3) Tester

Il s'agit maintenant de vérifier que tout ça fonctionne. Pour l'instant le MicroMag3 n'est pas intégré dans ReactivUfo mais j'ai developpé un bout de logiciel qui permet de le tester. Il sera en téléchargement libre sur le site http://spectrumufo.free.fr/

On peut voir sur cet écran l'évolution du champ magnétique à l'approche d'un petit aimant : liste de droite. Hélas, le capteur de l'axe Y ne fonctionne pas, fausse manip pendant mes tests ?




En conclusion

Pour un investissement d'une centaine d'euros et une heure de travail, on obtient un capteur performant. Il reste à savoir maintenant si l'enregistrement de ce type d'information peut avoir un intérêt dans la recherche qui nous anime. Seule une installation permanente dans une station de capture couplée à des caméras, appareils photos et bonnette à réseau, nous permettra d'en décider.

Bien sur, si ce genre de détecteur se généralise, on multiplie les chances d'obtenir un résultat significatif. Je compte sur vous tous pour mettre en œuvre cet appareil dans vos stations et je reste disponible pour toute informations supplémentaires.

Ah oui, les liens ... euh pour demain, promis.