Etalonnage anémomètre, branchement compteur vélo sur "Davis"

[Charles G]

Enfin, depuis le temps que je voulais faire cette expérience, eh bien c'est fait!

Oui, de nombreuses choses me tournait dans la tête au sujet des anémomètres chez moi depuis de nombreuses années! 1) Nous avions, moi et mon père fabriqué un anémomètre « maison » tout en inox. Seulement, comment l'étalonner, savoir sa justesse? 2) Je possède un autre anémo, un « Davis », mais qui n'a jamais enregistré une valeur de vent correcte par rapport à la réalité (toujours en dessous), normal, avec un cycle de mesure de 2,5 sec! Comment vérifier cela? 3) Plus récemment, il m'est venu à l'idée de brancher un compteur vélo sur l'anémomètre « Davis » pour un relevé des rafales beaucoup plus rapide (environ toutes les sec) et juste. Mais comment régler le compteur? Comment produire du vent? Toutes les réponses à ces questions sont venues après avoir dernièrement investi dans un instrument « Inspeed », avec un cycle de mesure de 1sec! La classe non? Tout d'abord il me fallait produire du vent chez moi, dans un local pour effectuer mes réglages tranquillement. Bien sûr, le tout devait être réalisé avec les moyens du bord. Je disposais d'un souffleur de feuilles électrique à 2 vitesses, d'un tuyau de 200 mm de diamètre, et de planches. Il m'est alors venu à l'esprit de réaliser une mini soufflerie, et d'y installer successivement, à la sortie du tuyau mes 3 instruments, afin d'obtenir les 3 mêmes valeurs de vent, après réglages des afficheurs. Pour une vérification plus large dans la vitesse, je pourrais faire varier le vent grâce aux 2 vitesses du souffleur et comparer les résultats. Seul problème, je n'ai pas de tuyau assez gros pour l'anémomètre « maison »... Tant pis. Je ferai mes essais avec 2 instruments seulement. Voici donc après de nombreuse heures de travail l'installation en question: En haut à droite se trouve le souffleur (vert) inséré dans le tuyau,puis vient l'anémomètre devant, avec un support lourd pour bien tenir.Tout est centré, d'équerre et horizontal pour que le flux d'air soit le moins perturbé possible.Avant de fabriquer l'autre support pour l'instrument « Inspeed » je fais un test.Malheureusement, le flux d'air à la sortie n'est pas du tout homogène. En effet, après avoir vérifié la vitesse à divers endroits du tuyau, je m'aperçois qu'il y a une différence de + ou – 5 km/h entre les bords et le centre! Cela n'aurait pas été grave si les 3 anémomètres avaient été de dimensions identiques. Seulement, j'ai estimé que vu l'inégalité du flux d'air et des dimensions trop variables des instruments, il valait mieux ne pas tout miser sur ce projet... Je peux cependant, essayer de répondre à mes interrogations 2) et 3) en réalisant le branchement du compteur vélo sur le « Davis », de mettre en route le souffleur, et de comparer avec l'affichage de la station vendue avec ce dernier. Résultat: Très moyen, pas pratique de changer les branchements des 2 afficheurs pour comparer les valeurs...De plus le vent du souffleur varie de trop pour obtenir une certaine précision d'étalonnage. En gros rien ne va! Mon expérience c'est de la m**** me dis-je désespéré...J'ai simplement découvert que le vent est beaucoup plus complexe que prévu et qu'il va falloir faire bien mieux pour obtenir satisfaction! 2 semaines s'écoulèrent... Et c'est en observant les modèles météo, que l'envie d'accoucher de mon projet de secours vit le jour. En effet, depuis quelques temps un coup de vent était prévu sur les côtes de la manche!Comme ma deuxième idée était justement de régler mes 3 anémomètres simultanément, avec du vrai vent en bordure de mer, bien au chaud dans la voiture, je n'ai pas hésité trop longtemps. C'était un projet que j'imaginais concevoir l'hiver prochain, car avec les beaux jours, je me suis dit « Bon il n'y aura plus de tempête avec le printemps, il va falloir que je patiente.» Mais là quelle aubaine! C'était en plus le week-end que la tempête était prévue!Il fallait tenter le tout pour le tout. Beaucoup de travail m'attendait. J'imaginais monter les 3 instruments, à 1 m au dessus du toit de ma voiture sur les galeries. La semaine du 23 au 29 mars fût donc extrêmement difficile. Fatigue et manque de temps ont été omniprésents.Je réussis malgré tout à finir dans les délais qui m'étaient imposés par ce coup de vent. Couché vers 3-4h du matin après les derniers préparatifs effectués, je me lève difficilement (très difficilement) vers 9h, submergé de fatigue et d'incertitudes. Direction prévue: Dieppe, voiture remplie entièrement! Tout était pensé pour que le matériel soit calé et fixé correctement durant le trajet. Je ne voulais surtout pas endommager mes capteurs de vent! Voici le résultat une fois le matériel sorti et déployé sur le toit. Le vent souffle bien fort au bord de la falaise, sur la place de l'église Bon-Secours. Le mât du clocher oscille beaucoup sous les claques des rafales. J'entends sur les murs de l'édifice les violentes gifles du vent incessant, et les bruyants sifflements dans les fils électriques. On peine à se tenir debout! Quel spectacle!C'est vraiment impressionnant pour un citadin parisien comme moi qui n'a pas l'habitude de ce type de temps: Enfin je vais pouvoir commencer mes réglages. De gauche à droite: 1) Anémomètre « Inspeed » neuf qui servira de référence pour les étalonnages,2) Fabrication maison (à régler),3) Le « Davis » que j'ai donc branché sur un compteur vélo (à régler aussi): Le tout est placé perpendiculairement au vent, et de niveau (le plus possible). L'exposition est correcte: Après de nombreuses heures passées à régler, les 3 afficheurs, j'obtiens un résultatsatisfaisant.Je me suis basé uniquement sur les rafales maximales relevées en même temps par les 3 capteurs.Pour être le plus précis possible, les compteurs ont été remis à 0 des dizaines et des dizaines de fois, afin d'affiner au plus proche les valeurs maximales. De gauche à droite: 1) « Davis » : 59 km/h,2) « Inspeed » (référence) : 60 km/h,3) Anémo « maison » : 61 km/h: Puisque j'y étais, je me suis permis de brancher l'afficheur « Davis » d'origine sur l'anémomètre correspondant, pour recouper les informations. Sachant que celui-ci est déjà réglé en usine, cela m'a permis d'obtenir une vérification supplémentaire, en complément avec le capteur « Inspeed », référence de base pour mes étalonnages. J'obtiens pour tous les afficheurs des valeurs maxi très proches, avec dans le pire des cas un écart de 8 km/h! Voici les références trouvées à rentrer dans les compteurs vélo: Pour l'anémomètre « Davis » : 935, Pour l'anémomètre « maison » : 1870. Les chiffres sont très différents. Cela est normal puisque l'un, tout en plastique, le « Davis » à une faible inertie au vent. Il se rapproche donc plus du diamètre correspondant des coupelles, comparé à celui que moi et mon père avons fabriqué.Il à donc fallu compenser l'inertie plus forte par un nombre plus grand pour notre instrument. En conclusion, malgré quelques points éclaircis, de nombreuses questions subsistent... -Sachant que le vent des côtes et le vent de Paris n'est pas du tout le même, vais-je obtenir les mêmes valeurs? -Pourquoi ai-je obtenu 85 km/h au plus fort du coup de vent, alors que la station de Dieppe à relevé un maximum de 105 km/h?! 20 km/h d'écart me semble beaucoup. -Peut-être faudra-t-il installer mes 3 anémomètres plus haut, pour limiter les turbulences qui faussent les données... Peut-être un retour à Dieppe l'hiver prochain? Tout ceci avec une meilleure approche des choses, dans de meilleures conditions et surtout avec une tempête qui arrache, rien que pour le plaisir des yeux des oreilles, mais aussi des anémomètres! Affaire à suivre...]

[pim82]

Perspicace et courageux!!!

Bravo, tu vas trouver!

[mm91]

Vraiment très intéressant !

Et je suis admiratif…

Mais une suggestion:

à partir du moment où tes trois anémomètres sont placés sur la voiture (hors turbulences et influence de la voiture elle-même) tu peux faire la manip n'importe où, les jours sans vent (ou vent faible) simplement en roulant régulièrement à différentes vitesses.

Un étalonnage du compteur de la voiture (GPS, et/ou chronomètre et bornes kilométriques) te donnera un très bonne référence de la vitesse.

En faisant des moyennes sur des trajets (aller-retour) de quelques Km, c'est le meilleur moyen d'obtenir des étalonnage fiables en vent régulier.

Voici en exemple (et avec quelques astuces) la manip que j'ai effectuée:

http://michel.mo.pagesperso-orange.fr/etalonnage_anemometres.htm

Mais il est vrai que:

- l'étalonnage en rafale dépend de la durée de la mesure mais aussi de l'inertie des anémomètres

et ceci n'est pas mesuré dans la méthode ci-dessus.

- ta méthode "in situ" permet la comparaison (difficile !) avec les station officielle du même lieu.

(et OK pour le plaisir des yeux et des oreilles ! quoi que, en roulant à 250 Km/h sur un circuit privé on peut aussi prendre du plaisir !….et tout arracher sur le toit….)

D'autre part:

on peut calculer la vitesse de rotation d'un anémomètre en fonction de la vitesse du vent en connaissant ses dimension et la différence de Cx entre le convexe et le concave d'un godet.

Pourrais-tu le faire et voir si tu tombes loin de l'étalonnage que tu as effectué ?

Ou, inversement:

connaissant l'étalonnage et les dimension de l'anémo, en déduire la différence de Cx entre le concave et le convexe d'un godet.

Mais un anémomètre à godet est moins linéaire qu'un anémomètre à hélice, à cause des turbulence qu'il génère en tournant (bien supérieures à celles d'une hélice).

L'avantage (?) des godets c'est que la vitesse mesurée est indépendante de la direction (dans le plan de rotation):

On mesurera des vitesses plus élevées en zone turbulente, c'est ce que cherchent, à tort, les météo-amateur…(voir mes remarques dans le lien ci-dessus).

[Mitrale]

Tout est centré, d'équerre et horizontal pour que le flux d'air soit le moins perturbé possible.

Avant de fabriquer l'autre support pour l'instrument « Inspeed » je fais un test.

Malheureusement, le flux d'air à la sortie n'est pas du tout homogène. En effet, après avoir vérifié la vitesse à divers endroits du tuyau, je m'aperçois qu'il y a une différence de + ou – 5 km/h entre les bords et le centre!

J'adore ton montage!

Tu devrais arriver à homogénéiser ton flux d'air avec des petits tubes PVC disposés à l'intérieur de ton gros tube...

Perso j'essaierais avec des morceaux de tubes de PVC de 20mm de diamètre genre IRL20 http://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/tube-irl-20-mm-long-2-4m-e27751 et d'une vingtaine de centimètres avec lesquels je remplierais complètement la sortie du gros tube.

Dans un deuxième temps, tu peux coller des morceaux de laine d'une dizaine de centimètres au bout de chacun de ces tubes pour apprécier visuellement le caractère "homogène" de ton flux.

Voit peut-être aussi pour un tube plus gros... en fonction de la taille de ton anémomètre le plus grand.

Et enfin, en branchant ton souffleur sur un variateur de vitesse tu pourrais multiplier tes points de mesure.

Cdlt

[Charles G]

Salut tout le monde et merci de vos réponses!

MM91:

Sympa ton expérience aussi! Je vois que je ne suis pas le seul à me torturer l'esprit pour ça lol!

Oui j'avais pensé également à faire la même chose que toi, c'est à dire rouler en voiture et voir le résultat.

Effectivement, j'observe que le compteur voiture affiche moins vite que le GPS. Mais le GPS est-il fiable sur la vitesse réelle pour autant? C'est la première chose qui m'a fait hésiter.

La deuxième chose est que mesurer le vent voiture arrêtée pour obtenir une valeur à additionner ou à soustraire en roulant, c'est une bonne idée! Cependant peut-être que quelques centaines de mètres plus loin, les rafales seront plus ou moins fortes, ce qui laisse un certain doute quant au vent réel.

Après, en ce qui concerne tes moyennes de vent calculées sur une distance donnée, c'est, d'après que j'ai compris un moyen (entres autres) de lisser ces fameuses rafales?

Mais ça me tente d'essayer, car ça pourra certainement me donner une bonne idée supplémentaire sur mes instruments.

Au fait sur quelle distance tu as fait tes mesures en voiture?

Je veux bien essayer de faire ton calcul mais que veut dire "différence de CX?

`

Mitrale:

Merci pour tes suggestions, je garde cela dans le coin de ma tête et en ferai l'expérience dès que possible. De dis cela parce que, convaincu que mon montage était vraiment bidon, ben j'ai tout jeté lol, sauf le souffleur bien sûr!

C'est une chose qui sera intéressante à faire en tous cas!

Brancher le souffleur sur un variateur? Tiens je savais pas ça!

Merci et bonne soirée!

[Cyrilleb]

Pour la station météo de Dieppe, l'anémomètre est probablement à 10m de hauteur, comme c'est le cas dans toutes les stations Météo-France (et ailleurs dans le monde). A 10m de hauteur, le vent est plus fort qu'au niveau de sol, ça explique pourquoi tu as mesuré un vent plus faible (malgré l'endroit bien exposé!).

Sinon, un GPS est toujours fiable sur la vitesse qu'il t'indique, les données provenant des satellites GPS sont très précises, ce qui permet de calculer précisément ta vitesse.

[Charles G]

Hello,

Yes, merci pour les précisions Cyril. Quand j'aurais un peu de temps, je pense que je ferai un essai en voiture. J'ai hâte d'y être pour faire les comparaisons!

[Sebaas]

La vitesse affichée par le GPS est très fiable à vitesse constante - l'idéal serait pour toit

de se caler au régulateur sur terrain plat et en l'absence totale de vent (un jour bien anticyclonique).

Par contre la mesure sur le toit sera forcément biaisée vers le haut: selon le Cx de la voiture, l'air s'accélère nécessairement en passant par dessus le véhicule (c'est le principe de la portance autour d'une aile d'avion!).

[mm91]

1/

La vitesse affichée par le GPS est très fiable à vitesse constante - l'idéal serait pour toit (de la voiture ? ) de se caler au régulateur sur terrain plat et en l'absence totale de vent (un jour bien anticyclonique).

2/

Par contre la mesure sur le toit (là c'est OK ) sera forcément biaisée vers le haut: selon le Cx de la voiture, l'air s'accélère nécessairement en passant par dessus le véhicule (c'est le principe de la portance autour d'une aile d'avion!).

1/

je confirme que le GPS est fiable en vitesse, et conforme aux mesures au chrono et bornes kilométrique (plus difficile à faire)

Et pour répondre à Charles G: je fais ça sur 2 ou 3 Km (en vitesse bien stabilisée) par vent faible en faisant des moyennes sur 2 ou trois AR

2/

Tout à fait !

et c'est pour celà que j'ai expliqué dans ma manip (http://michel.mo.pagesperso-orange.fr/etalonnage_anemometres.htm ) que le ventimètre à étalonner était placé au bout d'une perche horizontale (fixé sur les barres de toit) et se trouvant en avant de la voiture (1m ou 2).

(mais dans ce cas c'est moins adapté à la mesure du vent voiture à l'arrêt: problème de hauteur au dessus du sol)

[jackT]

Bonsoir,

Joli montage et expérimentations !

En conclusion, malgré quelques points éclaircis, de nombreuses questions subsistent...

-Sachant que le vent des côtes et le vent de Paris n'est pas du tout le même, vais-je obtenir les mêmes valeurs?

-Pourquoi ai-je obtenu 85 km/h au plus fort du coup de vent, alors que la station de Dieppe à relevé un maximum de 105 km/h?! 20 km/h d'écart me semble beaucoup.

-Peut-être faudra-t-il installer mes 3 anémomètres plus haut, pour limiter les turbulences qui faussent les données...

Les mesures homogènes de tes 3 anémomètres semblent indiquer qu'ils mesurent donc tous les mêmes valeurs de rafales à l'endroit où ils étaient placés.

La station de Dieppe n'est peut-être pas loin, mais la hauteur et la situation exacte de son anémomètre explique peut-être la différence de 20 km/h....

Que cherches-tu à prouver ? Que tes 20 km/h d'écart avec la station de Dieppe sont provoqués par des turbulences à cause de la faible hauteur des tes anémomètres durant tes tests ? C'est possible, mais il est aussi possible que si tu avais effectué tes mesures dans les mêmes conditions mais à quelques centaines de mètres de la position où tu étais, tes valeurs au plus fort coup de vent seraient aussi différentes...Plus hautes? plus basses? Nul le sait.

On ne mesure que le vent qu'il y a à l'endroit où l'anémomètre est situé...

En ce qui concerne une calibration avec une voiture roulant à vitesse "constante", c'est une manière de s'assurer que le ou les anémomètres testés fonctionnent correctement, mais dans ce cas l'effet la fréquence des mesures, (1 seconde, 2.5 secondes ou autre) sera insignifiant.

Cordialement

[mm91]

OK, JackT,

Mais pour bien mesurer les rafales, il faut d'abord que les mesures du vent constant soient bonnes; d'où l'intérêt d'un étalonnage sur voiture roulant.

Si l'étalonnage de l'anémomètre en vent contant est bon, la mesure des rafales sera bonne (à l'endroit ou l'on fait la mesure bien sûr) à deux conditions supplémentaires.

- que le pas de mesure soit court et identique à l'anémomètre auquel on le compare.

- que l'inertie des coupelles ne limite pas leur accélération (et décélération).

Sur ce dernier point je pense que c'est pour cette raison que tous les anémomètres du commerce ont des coupelles très légères.

Mais comment être sûr que ce n'est pas leur inertie qui limite la mesure des rafales et non pas leur pas de mesure ?

Par exemple a-t-on une idée de l'inertie des coupelles Davis (ou autres anémomètres ?)

Par contre pour les "gros" anémomètres, comme celui fabriqué par Charles G, j'émets un doute sur son poids (est-il aussi léger que les deux autres ?) et donc son inertie aux rafales ?

[Charles G]

Bonsoir à tous,

Super vos réponses, j'y vois déjà plus clair!

Oui je vais faire cette expérience en voiture avec le GPS donc. J'aimerais, comme mm91 pouvoir installer mes anémomètres bien devant la voiture pour limiter les turbulences, c'est sûr ce serait l'idéal. Je vais cependant essayer avec le montage que j'ai actuellement sur les galeries. Il se trouve à 1 m au dessus du toit..... J'effectuerai éventuellement des modifs en fonction du résultat.

Jack:

En fait, étant plus haut que Dieppe, sur la falaise à côté, j'espérai avoir a peu près le vent indiqué par la station MF, ce qui m'aurait conforté dans la justesse de mes instruments. Mais c'est vrai que malgré tout je ne suis pas à 10m du sol sur lequel je me trouve, donc trop de turbulences ce qui fausse les données.

Pour le pas de mesure, oui je suis d'accord, 1 s ou 2,5 s à vitesse constante, pas de différence.

Comme j'habite dans la région parisienne et que le vent est beaucoup moins constant que sur les côtes j'ai voulu modifier mon anémomètre "Davis" en branchant un compteur à vélo qui à un relevé beaucoup plus rapide, et donc, qui, dans ma région, enregistrera plus sûrement les rafales maximales.

MM91:

J'avais posé la question sur l'inertie à un vendeur. En fait elle est compensée en soufflerie, pour chaque type d'anémomètre. Les données sont ensuite rentrées dans l'afficheur, afin que celui-ci indique la vraie vitesse du vent. Ce n'est pas comme pour un vélo ou la roue colle au sol, et ou il n'y a qu'a rentrer la mesure dans le compteur.

Le frein produit par la coupelle en remontant le vent lors de sa rotation, est donc toujours compensé. C'est pour cela que le diamètre, ou circonférence inscrite dans l'afficheur sera toujours plus grande que la mesure réelle de l'anémomètre.

C'est sûr qu'après il ne faut pas que les coupes pèsent 1 tonne pour un démarrage rapide.

Mon anémomètre perso est tout en inox! Je te dis pas le poids, c'est un tank! Il est donc mou de chez mou au démarrage!!!! La donnée entrée dans son compteur pour l'étalonnage est de

1870! Belle inertie lol! Qui fait mieux?

Le "Davis" et le mien n'ont jamais donnés les bonnes rafales chez moi à Paris. L'un parce qu'il est trop lourd, et l'autre parce qu'il à un cycle de mesure trop long!

Et ce qui me donne du fil à retordre c'est que sur la côte à Dieppe ils ont tous donnés les mêmes bonnes mesures. J'en viens donc de plus en plus à me dire qu'il y a des anémos qui sont plus faits pour les côtes et d'autres plus conçu pour les villes.

J'ai vraiment été frappé par cette différence entre chez moi et ici.

-Pour les régions côtières le vent plus régulier maintien l'instrument en rotation permanente. Il est donc déjà lancé et aura plus de facilité à mesurer les rafales, mêmes courtes.

-En ville les rafales sont beaucoup plus brutales. Il faut donc impérativement un anémomètre léger et rapide en relevés.

Bonne soirée à vous tous!

[Sebaas]

En fait, étant plus haut que Dieppe, sur la falaise à côté, j'espérai avoir a peu près le vent indiqué par la station MF, ce qui m'aurait conforté dans la justesse de mes instruments.

Sauf que la station de Dieppe est précisément sur la falaise! http://www.infoclimat.fr/observations-meteo/temps-reel/dieppe/07040.html

[Charles G]

Ahhh c'est ce que j'ai vu alors en faisant un tour! On m'avait dit que c'était la marine...

A 10 m de haut, en plus sur la falaise il y a pas mieux! Ben je n'ai plus qu'a y monter pour fixer mes anémomètres et comparer en live lol!

[durico53]

belle expérience!!

[Charles G]

Ouais, c'était sympa, mais il y aura la suite à venir pour vraiment être allé au bout du bout.

A suivre!

[seb@stien]

Bonsoir,

 

extremement intéressant ton étalonnage avec le souffleur. Malgré une forte dispersion des mesures en sortie de tube, quelles valeurs as tu obtenu en vitesse d air au maximum de la soufflerie ?

Modifié 14 juin 2017 par seb@stien

[Charles G]

Bonsoir Seb, Effectivement je n'avais pas indiqué la vitesse de sortie qui était d'environ 60/70 km/h avec le tube. Sans le tube et proche du souffleur ça montait à 90/110 km/h.

Je croyais en plus que la vitesse de sortie était stable ce qui n'était pas le cas. Il y avait des variations assez importantes (trop) pour faire un étalonnage.

 

Ce que je retiens de cette histoire c'est le message de MM91, soit un étalonnage des anémos en même temps, sur un toit de voiture avec un GPS, pour connaître sa vitesse exacte, la distance parcourue, et pouvoir comparer tout ça avec les instruments. A réaliser par temps calme évidemment.

 

Depuis j'ai acheté d'autres anémos, installés ensembles sur mon toit et je sais qu'ils sont exacts, surtout 2 dans les rafales jusqu'à 80 km/h.