La réalisation de ce capteur est plus compliquée que celles des précédents, tant au point de vue mécanique qu'electronique.

1 - Principe :

Une girouette entraîne un disque muni de huit secteurs conducteurs reliés entre eux par sept résistances de 10 kOhms. Le premier secteur est relié électriquement au bâti, un balai fixé au support frotte sur le disque et est donc en contact avec l'un des huit secteurs (en fonction de la direction prise par la girouette. La résistance entre le bâti et le balais sera donc de n * 10 kOhms (n variant entre 0 et 7 suivant la direction). Une huitième résistance de la même valeur sera ajoutée en série à ce capteur, pour que la résistance minimum soit grande devant les résistances de contact. On fera circuler dans cet ensemble un courant constant et on disposera alors aux bornes d'une tension qui pourra prendre huit valeurs régulièrement espacées en fonction de la direction. C'est cette tension qui sera introduite dans la carte d'acquisition.

La girouette proprement dite sera réalisée en fixant une "aile" découpée dans une feuille de métal ou de plastique fin sur une tige plate en aluminium (par exemple, tige de largeur 10 mm et d'épaisseur 2 mm).

A l'autre extrémité de la tige d'aluminium, on fixera un morceau de tige filetée et quelques écrous pour pouvoir équilibrer la girouette.

Cet assemblage sera fixé, par une patte découpée dans la même tige d'aluminium et deux vis métal diamètre 3 mm, sur un tube de laiton de diamètre extérieur 5 mm (magasins de modélisme ou de bricolage) d'une quinzaine de cm de longueur.

Ce tube viendra se placer sur un morceau de tige d'acier de diamètre 3 mm taillé en pointe à une extrémité. En haut du tube de laiton, on fixera une vis en acier (diamètre 4 mm) dont l'extrémité aura été légèrement creusée à la perceuse à l'aide d'un foret de 3 mm (voir détail ci-après).

Si la vis "flotte" dans le tube, faites fondre une petite quantité de soudure à l'étain à l'intérieur de ce dernier pour en diminuer le diamètre intérieur.

Sur le tube en laiton, à quelques cm de l'extrémité inférieure, on soudera par le centre le circuit imprimé portant les sept résistances de 10 kOhms (face cuivre en dessous). Il faudra veiller à ce que le plan du circuit soit perpendiculaire à l'axe du tube. Pour éviter une oxydation trop rapide, il est préférable d'étamer l'ensemble du circuit.

La tige d'acier sur laquelle vient se placer le tube sera soudée à une tige filetée de diamètre 10 mm dans laquelle on aura creusé un trou de diamètre 3 mm. Sur la tige d'acier on placera un bloc de trois dominos qui servira de support au balais et qui assurera la connection avec le fil de liaison à la carte d'acquisition.

Le balai sera constitué de deux morceaux de corde à piano en acier inoxydable (voir schéma), mis en forme et fixés au troisième domino. Les deux morceaux seront légèrement décalés au niveau du contact avec le circuit imprimé, de façon qu'il y ait toujours un contact avec l'un des secteurs conducteurs du circuit, et donc jamais de résistance supérieure à 70 kOhms aux bornes du capteur, ce qui pourrait se produire avec un seul morceau lors du passage d'un secteur à l'autre.

L'ensemble du montage sera placé dans une boîte en plastique qui sera fixée à l'aide de deux écrous sur la tige filetée. Pour améliorer l'étanchéité à la pluie, on collera à l'aide d'une colle à deux composants, un morceau de tube plastique sur la boîte, au dessus du trou de passage du tube de laiton. Sur ce dernier on collera une petite boîte cylindrique (boîte de pellicule photo 35 mm) de manière à former une chicane (voir schéma). Le fil de liaison à la carte d'acquisition sortira par la face inférieure de la boîte, la tige filetée permettra la fixation de l'ensemble sur le support de la "station météo".

3 - Electronique

Il faut disposer d'une source de courant constant. Le schéma "classique" est le suivant :

D1 et D2 : diodes au silicium (1N4148) - BC 547 = transistor NPN

Principe : entre le point 0 et la base du transistor, l'ensemble des deux diodes montées en série impose une tension constante égale à deux fois la chute de tension dans une jonction silicium (environ 0,6 V x 2 = 1,2 V ). Entre base et émetteur du transistor, la chute de tension est de 0,6 V pour la même raison. la tension aux bornes de la résistance Re est donc égale à la différence, soit 0,6 V et reste constante. L'intensité qui traverse Re, et donc Ic sont constantes :

Ic = 0,6 / Re Re = 0,6 / Ic

Ce montage très simple présente cependant un inconvénient : la résistance de charge n'a pas de borne reliée au point 0 V, ce qui nous imposerait une alimentation particulière pour ce capteur, sans masse commune avec les autres capteurs ou leurs alimentations.

Pour résoudre cette difficulté, il suffit d'inverser le montage en utilisant un transistor PNP au lieu d'un NPN :

Autres modifications du montage :

- On remplace la double diode par une DEL rouge qui nous donne une référence de tension (1,6 V) et nous procure "gratuitement" un voyant de mise sous tension. les relations deviennent :

Ic = 1 / Re Re = 1 / Ic

- On régule l'alimentation du circuit par un circuit 78 L 05, ce qui améliore la constance de Ic

- On place, en parallèle sur la résistance de charge (le capteur en série avec la huitième résistance de 10 kOhms) un condensateur C2 pour limiter les problèmes de contact. Pour des enregistrements de longue durée (plusieurs heures ou jours) on prendra une forte valeur, par exemple 1000 microfarads.

- On remplace Re par un assemblage en série d'une résistance fixe Re1 (100 kOhms) et d'une résistance variable R ajust (47 kOhms, multitours) pour pouvoir régler la valeur de Ic.

Nota :

- La valeur de RDel pourra être de 2,2 kOhms comme sur le schéma si l'on veut minimiser la consommation du montage (alimentation sur pile) ou être modifiée (470 Ohms) si l'on souhaite privilégier la luminosité.

- La présence du régulateur permet l'alimentation à partir d'une pile de 9 Volts ou à partir d'une alim de labo 12 à 15 V.

- La résistance de 10 kOhms sera soudée au circuit par un côté, l'un des fils venant du capteur sera soudé à l'autre extrémité de ce composant.

- L'échelle graduée, à gauche du dessin du circuit imprimé vaut 1 pouce (25 mm), ce qui vous permettra de régler le facteur de reproduction de la photocopieuse lorsque vous voudrez réaliser le typon sur transparent pour insoler le circuit.

- Le même circuit servira pour le capteur de température.

 Après avoir réalisé l'appareil, reliez-le à votre carte d'acquisition (ou à un voltmètre) et réglez la valeur de I à l'aide d'Rajust afin que la tension en sortie varie, par paliers de 0,1 V, de 0,1 V (1er secteur) à 0,8 V (8ème secteur).