Enregistreur de rayonnements electro-magnétiques : Différence entre versions

Version du 20 septembre 2017 à 12:42

Contexte du projet

L'espace de coworking "Village Factory" à ASNIERES SUR VEGRE (72) a un adhérent apiculteur confronté à une mortalité importante de ses abeilles depuis la mise en service de la nouvelle ligne ferrovière à grande vitesse (LGV) entre Paris et Rennes. L'espace de coworking se situe, sur la communauté de communes de SABLE SUR SARTHE au niveau de la "virgule de Sablé". La commune est traversée par une ligne THT 2 x 400000V et désormais par la LGV électrifiée et jalonnée par de nombreux relais de téléphonie mobile. L'idée de la création d'un capteur/enregistreur de rayonnement électromagnétique est née de la concomitance dans le temps entre la mise en service de la ligne à proximité du rucher et l'apparition de la mortalité chez les abeilles. Cette coïncidence fait aussi écho à une réflexion de la part des membres de l'association qui se posent plus généralement la question de l'incidence des champs électromagnétiques sur l’environnement humain au regard de la problématique de la prolifération des ondes wifi, gsm, ...et des compteurs « Linky » dans les habitations. D'où l'idée de la conception d'un outil permettant de mesurer réellement l’exposition de notre environnement aux ondes électromagnétiques.

Bibliographie

- Notions sur les champs electromagnétiques

- Tesla (wikipédia)

- ERDF - La clé des champs

- Effet-des-ondes-electromagnetiques-sur-les-abeilles-et-consequences/

- SENAT - Effet des champs induits des THT sur les abeilles

• File:cem-a-proximite-antenne-relais-rapport-complet.pdf
• File:Mode de calcul des limites admissibles pour la population.….pdf

Quelques ordres de grandeurs de champs magnétiques

Source = cerveau humain ; champ mesuré à la surface du crâne  : B = 10^-15T

Champ typique dans le vide interstellaire, mesuré par une sonde spatiale  : B = 10^-6T

Source = Terre, champ mesuré à la surface  : B = 4.7.10^-5 T

Source = fil rectiligne infini dans le vide parcouru par un courant de I = 10 A ; champ mesuré à une distance r = 2 cm du fil  : B = 10^-4T

Source = aimant permanent, champ mesuré à quelques millimètres de sa surface  : B = 0.1 à 1 T Source = électro-aimant à bobinage, champ mesuré à l'intérieur : B = 10 à 100 T

Source = magnétar, un type d'étoile à neutrons B = 10⁺¹¹T

Principe du dispositif

- La mesure du champ electromagnétique est assurée par capteur à effet HALL sur un ARDUINO - Les données seront stockées sur la ROM de l'arduino ou une carte mémoire (selon volume) - La taille du stockage devra permettre le stockage des données sur plusieurs jours ou plusieurs semaines - Le dispositif est autonome (alimentation batterie) et susceptible de subir les intempéries - Le dispositif sera conçu de telle sorte que les éventuelles interférences qu'il produit ne viennent pas perturber la mesure. - les données associées à la valeur du champ magnétique mesuré seront :

     - L'heure précise (timestamp)
     - la température
     - la position géographique (GPS)

En associant la position du capteur à chaque enregistrement il sera possible de réaliser une carte du rayonnement enregistré à la manière de ce qui a été réalisé dans le cadre du projet SAFECAST suite à l'accident nucléaire de Fukushima au Japon.

Matériel utilisé

Dans la configuration de base, le dispositif est sensé enregistrer la température et le rayonnement électromagnétique sur une carte mémoire. Le positionnement via une antenne GPS est une évolution prévue, nous en tiendrons donc compte pour l'architecture. De même, la possibilité d'une transmission des données en basse fréquence via un module LORA vers un un serveur de stockage est prévue mais ne sera pas traité dans la première version.

Arduino UNO

Les spécifications techniques de la carte UNO revision 3 sont les suivantes

   Microcontrôleur : ATMega 328
   Tension opérationnelle : 5 V
   Tension d'alimentation recommandée : 7-12 V
   Tension d'alimentation (limites) : 6-20 V
   Pins digitaux I/O : 14 (dont 6 fournissent une sortie PWM)
   Pins d'entrée analogiques : 6 Courant direct par pin I/O : 40 mA
   Bus I2C (ports A4 et A5)
   Courant direct (pin 3,3 V) : 50 mA
   Mémoire flash : 32 KB SRAM : 2 KB
   EEPROM : 1 KB  
   Fréquence : 16 MHz

Afin de ne pas se limiter pour les évolutions futures du projet, nous privilégierons le bus I2C qui, à lui seul, peut gérer un grand nombre de capteurs.

Budget : environ 15€

Module horloge RTC

Aussi surprenant que cela puisse paraître, l'arduino de dispose pas d'une horloge interne alimentée en permanence et permettant d'associer la date et l'heure précise à chaque donnée lue.

Nous prévoyons un module horloge fonctionnant sur le bus I2C à l'instar du capteur disponible en lien ci-dessous. (Modèle à adapter selon besoins et exigences personnelles)

Fichier:Module DS3231 horloge RTC.pdf

Budget : environ 10€

Module horloge RTC

File:001485303-da-01-en-IDUINO_SE014_LINEAR_HALL_SENSOR_MODUL.pdf

File:001182964-da-01-en-MAGNETOMETER_XYZ_MAG3110FCR1_DFN_10_FRE.pdf

Fichier:GlobalTop-FGPMMOPA6H-Datasheet-V0A.pdf

Vidéos de démo

Problèmes à résoudre

Le problème du capteur à effet Hall est que ce dernier va mesurer la valeur du champ électromagnétique (en V/m) pour un spectre de fréquence très important allant des basses fréquences : 50 Hz (champ généré par les courant électriques) au micro-ondes (MHz), couvrant le GSM, le wifi, ..... Ainsi il sera impossible de déterminer si la valeur du champ obtenu est liée à la proximité d'une ligne électrique THT ou bien une antenne relais GSM. A valeur de champ équivalent les basses fréquences sont en effet moins dangereuses que les hautes fréquences et une valeur brute de champ électromagnétique n'a aucune signification quant à l'impact potentiel sur les insectes pollinisateur ou sur l'homme.

Pour disposer de données pertinentes, il faudrait un analyseur de spectre qui fournira une valeur de champ electromagnétique en fonction de la fréquence.