FGM-3

Continuant sur la lancée d'Aurora detector, j'ai fait l'acquisition d'un petit magnétomètre 'fluxgate' FGM-3 (pour environ 40 euros tout compris)...

Un premier essais avec une pile. À noter que sur la photo, la terre du 'logic analyser' est dessinée... C'est aussi une mauvaise idée d'utiliser des piles sans régulateur; la tension varie et la période du signal dérive... Avec une batterie 12 volts et un régulateur 78L05, cela fonctionne beaucoup mieux. Le constructeur recommande d'utiliser un 78L05 en cascade avec un 78L09.

Le bidule, grand comme une pile AA, comporte 4 broches (mais je n'en utilise que 3). Il suffit de l'alimenter en 5 volts et un signal rectangulaire dont la période dépend du champ magnétique sort sur une troisième broche. La documentation annonce une période relativement linéaire entre 8 µS et 20 µS dans le champ magnétique terrestre (-.5 gauss à +.5 gauss) suivant l'orientation du capteur.

Forme du signal quand le capteur est orienté est-ouest (Pulseview avec sigrok dans le clone Saleae à 24 MHz)

Plusieurs options existent pour mesurer cette période. On peut mesurer la fréquence en comptant le nombre de cycles pendant une période donnée, par exemple, une seconde. Elle varie donc entre 125 KHz et 50 KHz. C'est l'option choisie ici avec un Arduino (pendant 5 secondes). On peut aussi mesurer la période si on dispose d'un compteur suffisamment rapide... Après, c'est une question de compromis entre la finesse de la mesure et le temps d'acquisition. Comme je disposais d'un clone Saleae, j'ai décidé de mesurer le temps pris par un certain nombre de cycles.

Enregistrement brut du 12 novembre 2014. NanoTesla à partir du nombres de ticks à 4 MHz pour 25000 flancs descendants. Les barres verticales correspondent à des entrées/sorties de voitures dans le passage latéral. Il y a un certain bruit de fond et une perturbation entre 13 et 22 heures. Pourquoi est-ce aussi stable et à quoi est due cette perturbation? Il va falloir faire des mesures durant plusieurs jours pour essayer de le comprendre. L'idéal serait de disposer d'une mesure officielle pas trop éloignée pour pouvoir comparer.

De telles mesures sont disponibles sur le site Intermagnet (sous forme graphique et sous forme chiffrée). Les mesures les plus proches sont probablement celles de Dourbes (~100 km, code 'DOU'). Cela varie, de fait, continuellement et les données sont filtrées. La manière dont sont prises les données est documentée. Il est à noter que les courbes disponibles sont généralement non corrélées et que mes mesures en génèrent peut-être une autre encore...

En rapprochant la génération du 5 Volts du FGM-3 et en le faisant de la manière recommandée (avec un 78L09 suivi d'un 78L05 et 3 condensateurs) les zones de stabilités ont tendance à disparaître. Cela donne, après filtrage, quelque chose comme :

...Ce qui ne correspond pas vraiment à ce qu'ils ont mesuré à Dourbes.... Et, ce qui chipote aussi, c'est que l'amplitude est plus grande ici. Y aurait-il une erreur dans la formule de conversion ticks->Tesla?

Une manière d'évacuer ce doute est de mettre le FGM-3 dans un champ connu (ou, plus exactement, faire varier le champ de manière connue). Un bon moyen pour le faire est de mettre le détecteur au centre de bobines de Helmoltz... Aussitôt dit, aussitôt fait.

Deux fois dix tours sur un morceau de bouteille en plastique de 2 litres (R = ~0.05 m), une source de 5 Volts avec une résistance de ~ 2.5 KOhm (ce qui donne un courant de 2 mA) est sensé me donner un champ de 360 nT... Alors que la déviation d'une boussole est imperceptible (la modification du champ est inférieure au % du champ terrestre), la variation est clairement visible sur un graphe.

Le 'stuut' c'est que ma formule de conversion donne une variation de 40 nT... Ha-là-là... (alors que j'aurais voulu diviser la mesure par 10, voilà maintenant que je dois la multiplier par 10; ça ne s'arrange pas, il va falloir revoir les calculs...; Il faudrait aussi faire un essai à l'extérieur, en pleine nature, loin des perturbations potentielles)

Des mesures 'scientifiques' en temps réel sont disponibles sur http://InterMagnet.org ([données] et la documentation dans [publications]). À suivre...