Le matériel météo de la station Météo Conflans-en-Jarnisy

Le matériel de la station

Histoire Durant 5 années dont 3 à Conflans-en-Jarnisy, j'ai utilisé une station Lacrosse Technology WS2800. Avant même sa mise en service en 2010, cette station m'a été échangée 2 fois par le SAV du magasin ou je l’avais achetée. La première fois pour panne du pluviomètre et la seconde pour synchronisation avec la base impossible. Au fil du temps, cette station est devenue de moins en moins fiable. Les pannes étaient de plus en plus nombreuses. J'ai changé pas moins de 3 pluviomètres en 3 ans (panne de transmetteur, batterie qui coulait et qui corrodait le circuit électronique) et en dernier, c'est la sonde thermo-hygro qui tombait en panne. Elle transmettait les données à la base qu'aléatoirement. A force de changer des morceaux, le prix de cette station devenait sans commune mesure avec le service dont on pouvait attendre de ce type de station. Il faut le rappeler, cette station est une station bas de gamme. Après bien des recherches sur internet, de consultations d’avis éclairés en la matière, etc…, et de réticences quant au prix (hé oui le budget pour mon matériel actuel n’a rien à voir avec celui d’une WS2800), en octobre 2014, avec un peu d’avance certes, j’ai passé commande au Père Noël, de ce qui est considéré comme la Rolls des stations semi-professionnelle, une Vantage PRO2 Plus de la marque Davis Instrument
Le matériel de la station.

Description succinte. La station est donc une Vantage PRO2 Plus sans fils à ventilation active ou forcée. C'est la station la plus complète de la gamme Vantage PRO2. Sa référence commerciale est 6163EU Cette station a en plus des capteurs courants (pluviomètre, thermomètre, hygromètre, girouette et anémomètre), deux capteurs solaires, un pyranomètre et une sonde UV. Cet ensemble de capteurs extérieur s'appelle un ISS (Integrated Sensor Suite ou ensemble de capteurs intégrés en français). Les capteurs thermique et hygrométrique sont eux disposés dans un abri antiradiations solaire muni d'un ventilateur qui force la circulation de l'air dans la chambre des capteurs, ce qui permet des mesures plus précises. Dans une installation classique, l'anémomètre et la girouette sont reliés aux autres capteurs par une liaison filaire de 12 mètres. Dans mon installation, j'ai dû déporter le mât les supportant et les données collectées par l'anémomètre et la girouette sont transmises via un kit déport anémomètre (référence commerciale 6332OV). L'alimentation électrique de tous ces capteurs et ventilateur est autonome via des panneaux solaires qui alimentent les capteurs le jour et recharge en même temps des batteries qui prendront le relais la nuit. Toutes les données collectées par ces capteurs, sont transmises à une console de réception (référence commerciale 6312EU) par une carte SIM (Sensor Interface Module) via ondes radio sur la bande de fréquence allant de 868.0 à 868.6 MHz. La console est, elle, reliée à mon ordinateur par une connexion USB via un datalogger USB (référence commerciale 6510USB). Il est à noter, que si vous voulez exploiter les données de cette station sur un ordinateur, vous devez acheter séparément un datalogger qui peut être USB, Série ou IP. Celui-ci est livré avec le logiciel WeatherLink capable d'interprèter ces données. L'un des avantages d'une telle station, réside dans le fait que, en cas de panne d'un élément, même électronique, celui-ci peut être changé séparément. Cette station permet de mesurer ou de calculer; La pression atmosphérique. La température intérieure. La température extérieure. L'indice de confort ou Heat Index ou encore Humidex (calculé). Le refroidissement éolien ou WindChill ou encore facteur vent (calculé). La température réellement ressentie ou THSW (Temperature, Humidity, Solar, Wind) (calculé). Cette mesure est une mesure propre au stations Davis Instrument Vantage PRO2. L'humidité relative intérieure. L'humidité relative extérieure. Le point de rosée (calculé). Les précipitations. Intensité des pluies calculée d'après le temps mesuré entre les basculements des augets. La vitesse du vent de 3 à 290 Km/h. L'anémomètre de la Vantage PRO2 est le seul du marché à pouvoir mesurer la vitesse du vent à une fréquence de 2,5 secondes. De ce fait, les rafales de vent ne passent plus inaperçues. La direction du vent. L'évapotranspiration (ET) (calculée) Le rayonnement solaire en W/m². L'indice UV. La dose UV (calculée). La Vantage PRO2 utilise pour ce calcul, un type de peau II selon la classification de Fitzpatrick, utilisée par l'Environnement Canada. Les lever et coucher du soleil (calculé). Les phases de la lune (calculées). Les prévisions météo à 48 heures (calculées).
Détail du matériel météorologique
L'I.S.S.
		Cône de réception du pluviomètre Ce cône de réception , est le dernier cône sorti par Davis Instrument. Il est également appelé Aérocône. Sa forme spéciale permet au vent lorsqu'il est fort, de circuler autour du cône réduisant ainsi les tubulences et frottements sur les bords supérieurs du cône. Cela permet des mesures plus précises. Il est muni de piques anti oiseaux et d'une nouvelle grille anti débris. J'ai remplacé l'ancien cône par cet aérocône en mars 2020 Illustration des avantages de l'Aérocône
		Sonde UV Cette sonde est une sonde de nouvelle génération. On la reconnait des anciennes sondes par la présence d'ergots sur son pourtour. Elle permet de mesurer les spectres des UVA et UVB
		Pyranomètre Cette sonde mesure le rayonnement solaire global, c'est à dire le Rayonnement Solaire Direct plus le Rayonnement Solaire Diffus.
		Panneau solaire de l'ISS Ce panneau alimente les capteurs de l'ISS et la carte SIM d'acquisition et de transmission des données. En même temps, il recharge un condensateur de grande capacité (10 Farads) qui fonctionne comme une batterie. La nuit venue ou par temps couvert, en se déchargeant lentement, il permet le fonctionnement de l'ISS. Au cas où l'on soit confronté à une longue période sans soleil, et, ou que la recharge du condensateur soit insuffisante, une pile au lithium viens compléter ce dispositif d'alimentation et se substitue au condensateur.
		Boitier étanche Ce boitier est étanche au ruissellement et abrite la carte électronique SIM d'acquisition et de transmission des données collectées par l'ISS. Sur sa partie supérieure droite, ce boitier supporte l'antenne orientable de transmission des données.
		Panneau solaire de la ventilation forcée Ce panneau alimente le ventilateur de la ventilation forcée le jour et en même temps, recharge des batteries qui prendront le relais pour alimenter le ventilateur la nuit. NB: Actuellement, sur ma station, ce panneau ne sert plus à rien. En effet, ayant une alimentation électrique à proximité, j'ai remplacé le ventilateur d'origine (de piètre qualité) par un ventilateur 12V (voir La ventilation active plus bas)
		Abri de la ventilation forcée Cet abri renferme, le ventilateur qui extrait l'air de la chambre des capteurs et les batteries qui feront fonctionner le ventilateur la nuit.
		Abri anti radiations solaire Cet abri renferme en son sein la chambre des capteurs de mesure de la température et de l'humidité relative. Cet abri est fixé sur un mat. La base de l'abri est à 1.20 mètre au dessus d'une zone engazonnée, comme recommandé par Météo France.
Les capteurs éolien.
		La girouette C'est elle qui indique la direction du vent. La pointe dorée indique de quelle direction provient le vent.
		L'anémomètre C'est lui qui mesure la vitesse du vent.
	Ces deux capteurs sont fixés au sommet d'un mat de 2 m, lui-même fixé au pignon de la maison à 8,80 m du sol. Le mat dépasse de 1,20 m au-dessus du pignon de la maison. Ainsi, les capteurs sont à 10 m du sol et de par le dépassement au-dessus du pignon, ne sont pas influencés par les turbulences occasionnées par le toit.
Le kit déport anémomètre.
	Dans mon installation, je ne pouvais pas mettre l'ISS, l'anémomètre et la girouette sur le même mât. L’ISS étant au milieu de la pelouse et les capteurs éoliens sur un mat au pignon de la maison, le câble de 12 m de ces capteurs n'était plus assez long pour être relié directement à la carte électronique SIM de l'ISS. La solution bien pensée par Davis Instrument est de connecter ces 2 capteurs à un kit de déport. Celui-ci est un boitier étanche au ruissellement qui renferme, comme pour l'ISS, une carte électronique d'acquisition et de transmission des données et qui supporte sur sa partie supérieure droite, une antenne orientable de transmission des données. Les données collectées par la girouette et l'anémomètre sont ainsi directement transmises, via ondes radio sur la bande de fréquence allant de 868.0 à 868.6 MHz, à la console de réception. Ce kit est autonome. La journée, son panneau solaire alimente la carte SIM et en même temps, recharge un condensateur grande capacité (10F). La nuit venue ou par temps très couvert, le condensateur en se déchargeant lentement, se comporte comme une batterie et alimente la carte SIM. Lorsque celui-ci est complètement déchargé, une pile lithium de 3V prend le relais. Suivant le constructeur, la durée de vie de la pile est d'environ 8 mois sans soleil et de plus ou moins 2 ans suivant l'ensoleillement. Pour ce qui concerne mon kit, la pile a fonctionnée de avril 2015 à décembre 2020 (5 ans et 8 mois)

Les capteurs solaires.
Cette version de la station Vantage PRO2 est la version « Plus ». C'est à dire qu'elle comporte 2 capteurs solaires en plus. Sur la photo de gauche ci-dessous, vous les voyez montés sur leur support. Remarquez également que ces capteurs sont montés sur des ressorts avec des vis réglables. Sur les photos détaillées de droite, vous pouvez observer que chaque capteur comporte un petit niveau à bulle. En effet, ces capteurs, pour fournir des mesures précises, doivent être montés parfaitement à l'horizontale. Cette horizontalité s'obtient grâce à 3 vis de réglage. Ces deux capteurs supplémentaire permettent de mesurer l'intensité du rayonnement solaire et de calculer l'évapotranspiration (ET), l'intensité du rayonnement UVA et UVB pour en déduire l'indice et la dose UV reçue.
	Le Pyranomètre.	La Sonde UV.

	Ce capteur permet de mesurer le rayonnement solaire Global, c'est à dire le rayonnement solaire Direct plus le rayonnement solaire Diffus et de calculer l'évapotranspiration (ET).	Cette sonde est une sonde nouvelle génération reconnaissable aux ergots disposés sur son bord supérieur. Le rayonnement solaire est composé entre autre de rayons UV A,B et C. Les rayons UV C étant normalement totalement absobés par la couche d'ozone, cette sonde mesure donc l'intensité des rayons UVA et UVB.
Le pluviomètre à Augets basculants et à Mono-Auget Basculant.
	Jusqu'en mars 2020, la station était équipée d'un pluviomètre à augets bascualants classiques (photo du haut ci-contre à gauche). Afin de pouvoir évacuer l'eau plus facilement, les augets basculant sont recouverts d'une fine couche d'aluminium. Cette station étant une version européenne, le pluviomètre est donc calibré métriquement. Par conséquent, chaque basculement des augets, correspond à une précipitation de 0,2mm de pluie au m².
	A partir de mars 2020, lorsque j'ai changé le cône de réception du pluviomètre, j'ai également changé le système d'augets basculants. J'ai installé le nouveau pluviomètre à mono-auget. Il est plus précis que le système à 2 augets basculants. Il est aussi beaucoup moins sensible au vibrations du mat de support de l'ISS. Il n'était pas rare que par vent fort les vibrations occasionnées par les turbulences du vents ou le bousculement, même léger, du mat de support de l'ISS lorsque je tondait la pelouse, provoquent des basculements intempestifs. Avec ce nouveau mono-auget, ce problème est résolu. Il est également calibré métriquement et chaque basculement correspond à une précipitation de 0,2mm de pluie au m². Le principe de fonctionnement est simple. Un petit aimant, situé sur le bras inférieur des augets basculants ou sur le bras à l'arrière du mono-auget, viens fermer un capteur ILS à chaque passage à proximité de celui-ci. Pour mesurer le débit instantané de pluie, la station mesure simplement le temps écoulé entre 2 basculements. Il en découle une intensité des précipitations exprimé en mm/h. Sur les photos du haut et du bas, vous pouvez observer un petit niveau à bulle. Celui-ci sert pour le montage de la base de l'ISS afin qu'elle soit parfaitement horizontale. Le cône de réception de la pluie est le nouveau aérocône avec piques anti oiseaux. La grille anti débris (photo ci-dessous) au fond du cône est également nouvelle. Elle est plus grande et plus facile d'entretien.
L'abri Anti Radiations Solaires à Ventilation Active.
	L'abri antiradiations solaire dit à ventilation forcée, ou active, abritant le thermomètre et l'hygromètre, est reconnaissable des autres par l'adjonction de deux éléments supplémentaires. Le compartiment abritant le ventilateur et ses batteries et le panneau solaire d'alimentation du ventilateur le jour et de rechargement des batteries. A l'origine, un ventilateur, extrait l'air de la chambre des capteurs 24h sur 24h, à la vitesse de 2,5 m/s le jour lorsqu'il est alimenté directement par le panneau solaire, puis a 1,4 m/s dès lors que son alimentation commute sur les batteries lorsque le rayonnement solaire n'est plus assez intense. Les avantages d'une ventilation active ne sont pas négligeables. En effet les mesures sont plus précises et, la surestimation de la température due au rayonnement solaire sur l'abri ainsi que la surestimation du taux d'humidité relative, due à la condensation à l'intérieur de l'abri créé lors de la formation d'un point de rosée est minimisée. A titre d'exemple, la température peut être surestimée de 2 à 3 °C dans un abri sans ventilation active. En août 2016, je me suis aperçu que le ventilateur ne fonctionnait plus. Il fallait le lancer manuellement pour qu'il démarre. La panne était due au moteur du ventilateur. En effet, le petit moteur de ce ventilateur n'a pas été à l'origine fait pour fonctionner dans les conditions ou il est employé dans nos stations météo. Ce moteur fabriqué par Nichibo Taiwan pour Jameco Electronics n'est autre que le moteur d'asservissement de la lentille laser de lecteurs CD/DVD. C'est un petit moteur à balais (charbon) de piètre qualité. Après bien des recherches et de calculs de flux d'air, avec un peu de bricolage, je l'ai remplacé par un ventilateur bequiet! Pure Wings 2 de 92mm. L'avantage de ce ventilateur est que c'est un ventilateur brushless Le problème, c'est que ce ventilateur fonctionne avec une tension de 5 à 12 volts. Heureusement, j'ai une alimentation électrique à proximité de l'ISS. J'ai donc rajouté au mat de l'ISS un coffret électrique étanche dans lequel j'ai mis un transformateur 220v-12v. Entre le ventilateur et l'alim, j'ai mis un potentiomètre réglable qui réglé au mini délivre 5v. Mon ventilateur ainsi réglé, la vitesse de l'air dans la chambre des capteurs et d'environ 2,4 m/s. L'avantage d'avoir mis ce ventilateur, c'est que le débit d'air est constant, nuit et jour. Il ne varie pas en fonction de l'ensoleillement. Avec le système d'origine, après plusieurs jours sans soleil, le panneau solaire n'étant pas capable d'alimenter le ventilateur et de recharger les batteries, la ventilation s'arrêtait tout simplement.
	La ventilation active animée
La Console de réception.
	La console de réception, reçoit les données de l'ISS et du Kit déport anémomètre sur la bande de fréquence allant de 868.0 à 868,6 Mhz. Elle est pourvue d'un grand écran LCD de 151 x 86 mm rétroéclairé par LED orange. Elle est pourvue d'un capteur de pression atmosphérique, d'une sonde de température et d'humidité. Toutes les données calculées sont faites par elle (THSW, Windchill, Humidex, etc...). On peut lui faire afficher les données et graphiques, en temps réel, journalières, mensuelles, annuelles et bien sur les records mini maxi. Elle affiche également les heures de lever et coucher de soleil, les phases de la lune et les prévisions météo à 48 heures via des icônes et flèches de tendance. Elle est livrée avec un adaptateur secteur pour l'alimentation électrique mais a aussi 3 piles en secours. En cas de coupure électrique, la durée de vie de l'alimentation de secours est de 1 mois. Précision. La console par elle-même est totalement incapable de communiquer avec un ordinateur. Si vous voulez comme moi, exploiter les données, vous devez vous procurer un Datalogger.
Le «Data Logger» USB.
	Le Datalogger ou mieux en français Enregistreur de Données est un petit appareil qui s'insère dans un logement prévu à cet effet à l'arrière des consoles de réception. Celui-ci est en fait l'interface électronique permettant à la console de réception de communiquer avec un ordinateur. Il est livré avec le logiciel WeatherLink de Davis Instrument qui permet de télécharger les données, de les partager, les mettre en formes et de faire des graphiques. Ce logiciel créé surtout des fichiers avec une extension .wlk qui permettent l'analyse des données. Cet interface, permet également le stockage des données. Il peut stocker environ 2500 jeux de données soit à peu près 8 jours de données avec un intervalle d'enregistrement de 5 minutes. Ainsi, en cas d'arrêt de l'ordinateur, les données collectées par la station ne sont pas perdues. Il existe 4 type de Datalogger; USB Série IP USB pour MAC. Pour les consoles sorties après le 28 novembre 2005, ce Datalogger permet également de mettre à jour le logiciel interne de la console (firmware) directement depuis un PC sans passer comme avant par une interface spécifique.