Anémomètre sans pièce mobile

D’après une idée du labo d’Elektor.

 

Les premiers anémomètres n’utilisaient que des pièces mobiles pour estimer la force du vent. Si celui-ci en est dépourvu, c’est qu’il repose sur la mesure d’une différence de température entre deux transistors utilisés comme thermistances CTN. L’un est placé à l’intérieur du boîtier, l’autre à l’extérieur. Lorsque le vent refroidit le transistor extérieur, sa tension base-émetteur UBE augmente. La différence entre la tension du transistor refroidi par le vent et celle du transistor abrité reflète donc la vitesse du vent. Le circuit utilise le principe du pont de Wheatstone pour mesurer la différence de température entre ces deux transistors. Voici son schéma, somme toute relativement simple :

 
Schéma de principe de l’anémomètre.

Ce sont les deux transistors T2 et T3 qui forment le thermomètre différentiel. T2 est le transistor extérieur, T3 le transistor placé dans le boîtier. Le refroidissement de T2 ne sera sensible, et donc mesurable, que s’il est plus chaud que l’air ambiant. L’astuce consiste à le chauffer, et c’est ici le transistor T1 qui joue le rôle de « chauffage à commande électronique ». Le montage ne fonctionnera donc correctement que si ces deux transistors sont couplés thermiquement (comprenez : serrés l’un contre l’autre).

Les composants restants commandent le galvanomètre à aiguille M1 (plage de mesure : 100 µA).

Le circuit peut être assemblé sur une plaque d’expérimentation. T1 et T2 doivent être montés dos à dos afin d’être maintenus en contact thermique aussi étroit que possible. Notez que le circuit risque de se mettre à osciller si ce contact thermique est mauvais. Des oscillations risquent également de survenir si les fils reliant T1 et T2 au reste de l’électronique sont trop longs. Ces fils  doivent donc être le plus court possible.

Une fois assemblé, l’anémomètre nécessite quelques réglages. Pour cela il faut d’abord court-circuiter (provisoirement) R5 et raccorder à la masse le point « b ». Réglez ensuite P1 de façon à ce que la tension de sortie de l’amplificateur opérationnel (broche 6 d’IC1) mesurée avec un multimètre soit égale à 0 V. Vous pouvez dès lors supprimer le court-circuit de R5 et la liaison du point « b » à la masse. Mettez ensuite le circuit hors tension et laissez T1 et T2 refroidir 5 minutes ou plus. Le capteur T1I/T2 est très sensible, protégez-le temporairement de tout courant d’air en le recouvrant par exemple d’une une boîte en carton.

Une fois le capteur T1/T2 refroidi, remettez le circuit sous tension et réglez aussitôt avec P2 la déviation du galvanomètre M1 sur pleine échelle. Vous verrez  l’aiguille revenir vers la gauche au fur et à mesure que le capteur se réchauffera. Dès que l’aiguille se stabilise, ramenez-la sur le zéro avec P3.

Il se peut que vous ayez à répéter plusieurs fois les deux réglages précédents car ils exercent l’un sur l’autre une légère influence réciproque. Cette étape franchie, l’instrument est prêt. Il vous faudra juste faire preuve d’imagination pratique pour établir la correspondance entre les graduations du galvanomètre et la vitesse du vent !

VF = Hervé Moreau