La SYCLOS

Pour SYtème Compact de LOcalisation Souterraine

Extrait du site http://f1ets.com

Dernière mise à jour le 12/11/2003

L'idée de réaliser une balise de repérage souterrain n'est pas nouvelle, plusieurs passionnés d'électronique ont déjà réalisé ce genre d'appareil. J'ai simplement ici essayé de réaliser un nouveau type de balise qui apportera, je l'espère, des idées à d'autres passionnés en électroniques.

Réaliser un appareil (balise) pour la localisation souterraine de cavité.

1. L'appareil doit être suffisamment petit et compact pour tenir dans un kit spéléo.
2. Simple d'utilisation.
3. Autonomie d'une dizaine d'heure.
4. Etanche à l'immersion.
5. Portée de 30 m.
6. Une précision inférieure à 2 m.
7. Peu fragile.

Le choix du système c'est rapidement orienté sur l'utilisation des fréquences des radios (TPS) permettant des liaisons phonies avec le fond. En effet ces appareils utilisent une fréquence (86.9 Khz) qui se caractérise par une bonne pénétration des ondes dans le sol. Le choix de l'émetteur de la balise pouvait être donc simplement un TPS modulé par un signal sonore.
Mais j'ai préféré réaliser l'émetteur et utiliser un TPS comme récepteur. La fabrication d'un émetteur sur cette fréquence est relativement facile.

Point 1   L'appareil doit être suffisamment petit et compact pour tenir dans un sac de kit spéléo.
     La balise doit pour cela contenir dans un même boîtier, l'émetteur, l'alimentation et l'antenne dans un espace n'excédant pas 20 cm dans ces plus grandes dimensions.

Point 2    Simple d'utilisation.
    La balise ne doit comporter aucun réglage compliqué. Pas d'interrupteur ni de potentiomètre. La mise en route sera faite au moyen d'une barre aimantée passée devant un emplacement précis, puis un niveau à bulle permettra de la  positionner correctement.

Point 3    Autonomie d'une dizaine d'heures.
    Pour que l'autonomie soit suffisante il faut d'un côté une faible consommation et de l'autre une bonne capacité de l'alimentation. La faible consommation sera réalisé en émettant des salves courtes espacées de silence long. L'alimentation sera réalisée au moyen de 10 piles R6.

Point 4    Etanche à l'immersion.
    J'ai choisi d'utiliser des accessoires en PVC utilisés pour l'évacuation des eaux usées. Le PVC est solide et il existe des tampons de visite avec joints qui permettra l'étanchéité et l'accès à l'intérieur.

Point 5   Portée de 30 m.
    Ce point sera testé après réalisation du prototype mais la puissance d'émission sera du même ordre de grandeur que les TPS qui eux, ont des portées intéressantes.

Point 6    Une précision inférieure à 2 m.
    Ce point sera testé après réalisation du prototype.

Point 7    Peu fragile.
    Vu au point 4

1 - Le pilote

Dans un premier temps il s'agit de réaliser le pilote qui doit être stable en fréquence. Pour cela j'utiliserai un oscillateur à quartz  avec derrière une division de fréquence pour arriver à la fréquence désirée. Comme sur les TPS le mode utilisée et la BLU en bande latérale supérieure, la fréquence de mon émetteur doit être juste supérieure de quelques centaines de kilo hertz pour être audible.
J'ai choisi une plage de fréquence audible entre 800 hz et 1200 hz ce qui donne une fréquence d'émission moyenne de 86 900 +1000 = 87 900 hz. Il s'agit maintenant de trouver dans mes fonds de tiroir un quartz qui divisé par un chiffre donne cette fréquence de 87 900 hz à plus ou moins 200 hz.
Je finis par trouver un oscillateur à quartz tout intégré de 17,9 Mhz qui divisé par 204 me donne 87 745 hz et une fréquence audible de 87 745 - 86 900 = 845 hz. La division sera réalisée au moyen d'un circuit intégré 74HC4060.

2 - Le bip bip

Pour envoyer des salves courtes entre des silences long (BIP, BIP, ...) j'utiliserai un NE555. Le rapport cyclique retenu sera de 1/10, soit un bip de 70 ms avec un silence de 700 ms.

3 - La mise en forme

Il s'agit de transformer un signal digital en un signal sinusoïdal. Pour cela le signal sera amplifié par un transistor puis appliqué à un transformateur ferrite accordé sur la fréquence de 87 745 hz.

4 - L'amplificateur de puissance et l'antenne.

Le signal provenant du transformateur sera appliqué au transistor de puissance polarisé en classe C. Il est envoyé ensuite sur l'antenne cadre. Cette antenne d'un diamètre de 10,5 cm est constituée de 4 spires au primaire et de 30 spires au secondaire accordées avec un condensateur polypropylène.