LE SYSTÈME NICOLA Mk2
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Conception et réalisation, Graham Naylor

Test et essais sur site en collaboration avec SSSI et ADRASEC 38

 
Graham NAYLOR, ingénieur au Synchrotron Européen qui est implanté à Grenoble, est un spéléologue secouriste membre de la SSSI et collaborateur de l'ADRASEC 38.

Schéma diagramme

  
 

Réalisé dans un boîtier métallique étanche et insensible aux chocs. Cet appareil est fait pour être utilisé sous terre dans des conditions très défavorables de contraintes thermiques, de chocs, et d'humidité.

Le système à été testé en conditions réelles dans deux expédition spéléologiques en Espagne et en Chine. Il s'est parfaitement comporté au niveau fiabilité et résistance aux chocs démontrant ses possibilités de communications sur une distance maximum de 1200m entre le fond et la surface. Son encombrement réduit permet de le transporter facilement dans un coffret semi étanche glissé dans un kit de spéléo.
 

La face avant porte un câble d'alimentation et un câble micro qui sortent du boîtier par deux passages étanches, deux bornes de sortie antenne pour raccorder les fils des électrodes, un potentiomètre de volume sonore, un contacteur rotatif 3 positions pour régler l'impédance de sortie, une diode (DEL) rouge/verte indiquant émission/réception, une diode (DEL) rouge clignotante pour indiquer la présence d'une porteuse en réception, une DEL orange dont la luminosité est proportionnelle à la puissance émise. Il y a aussi une prise mâle à 7 contacts pour une future utilisation avec clavier et écran.
L'appareil peut-être alimenté par batteries de 12 à 15V ou par piles. Il est transporté dans un coffret plastique étanche ou peuvent être stockés les piles et les fils des électrodes. Voici l'appareil ouvert, avec vue sur le circuit.

L'appareil est réalisé sur une seule plaque de circuit imprimé double face avec des composants de surface et des composants classiques. La transformation d'impédance entre l'élément rayonnant et l'étage de puissance HF est réalisée par un groupement de transformateurs miniatures mis en parallèle au primaire et en série au secondaire.

 

La réalisation de cet appareil a demandé plusieurs mois de travail. Il a été nécessaire de réaliser plusieurs prototypes pour mettre au point le circuit imprimé final. Pour chaque prototype, il a fallu apporter des modifications sur le pistage pour améliorer la qualité de l'appareil au niveau de sa CEM aussi bien pour son rayonnement que pour sa stabilité.
 
 
 

  

2 - Fabrication d'appareils et possibilités d'acquisition.

3 - Utilisation

  1. On branche les fils des électrodes avec les électrodes posées sur le sol.
  2. On branche les piles d'alimentation. Il n'y a pas de bouton marche arrêt, la DEL rouge s'allume.
  3. On règle l'adaptation d'impédance avec le sol par le bouton de commutation 3 positions en commençant par la position 1 et en soufflant dans le micro pour sortir de la puissance HF.
  4. Le réglage de l'adaptation d'impédance est correct quand la DEL orange s'illumine sur les crêtes de modulation. La position du contacteur après les réglages indique la qualité du contact entre les électrodes et le sol ainsi que de la résistivité du terrain. Position 1: très bon, position 2: normal, position 3: médiocre.
  5. Une fois le contact établi entre les deux appareils et si la transmission est bonne, on peut éventuellement réduire d'un cran pour économiser les piles.

 

L'équipe de spéléo devra se concerter avec l'équipe de surface pour prévoir l'heure et le lieu de la première transmission. L'équipe de surface se placera en tenant compte de cela. Elle se positionnera le plus rapidement possible et se mettra à l'écoute immédiatement. Si l'équipe de spéléo en éprouve la nécessité, elle n'attendra pas d'être arrivée sur le site convenu mais se mettra immédiatement en condition d'émission à l'endroit ou elle se trouvera. C'est à l'équipe de surface de se déplacer après la première liaison radio pour améliorer la qualité de la communication.

La mise place des électrodes se fait en disposant le fil sur le sol en partant de l'appareil et en s'éloignant. Le dipôle peut être asymétrique, c'est à dire qu'il peut y avoir seulement 2 m d'un côté et 80 m de l'autre ce qui vaut deux côtés identiques de 40 m. Si tout le fil ne peut pas être déroulé, il faudra laisser la bobine du côté de l'électrode, jamais du côté du poste. L'électrode est souvent remplacée par de la tresse métallique d'une longueur de 2 ou 3 m posée dans la boue ou dans l'eau. L'essentiel c'est d'obtenir de très bons contacts. Cela se vérifie pendant les réglages. Un très bon contact est établi entre les électrodes et le sol si on a l'illumination de la DEL orange sur la position 1 du rotacteur (en soufflant dans le micro) cela est rare en surface mais peut se rencontrer sous terre. Enfin il faut faire attention à ne brancher le fil du coté de l'appareil qu'en dernier, après qu'il soit déroulé et que personne ne touche l'autre extrémité.

Les tensions engendrées par l'appareil sont de l'ordre de 300 à 800 volts suivant le réglage quand on souffle dans le micro. Cela pourait être dangereux pour une personne qui aurait le fil dénudé dans la main et les pieds dans l'eau. Avant de commencer les émissions il faudra donc s'assurer que personne ne touche aux fils et aux électrodes.
   
 

 

La qualité de la réception est bien meilleure sous terre qu'en surface. Ceci est du au fait que sous terre on est protégé par l'épaisseur de la roche des nombreux parasites électriques provenant des phénomènes atmosphériques et météorologiques.

 

La réception en surface est souvent perturbée par du bruit provenant des émissions LORAN ou DECCA qui sont des systèmes de radio navigations puissants. C'est pour cela que bien que l'équipe spéléo reçoive parfaitement à une distance de prés d'un kilomètre, il faut se limiter à des distances de 500 m. En se plaçant correctement près de la verticale du point ou se trouve l'équipe spéléo, on a souvent, dans les réseaux en France, des distances qui ne dépassent pas les 500 m même au gouffre Berger à la côte -1100 m; on est à moins de 500 m de la surface. Bien sûr, il faut d'abord se repérer sur la carte avec un calque de la topologie, et trouver l'emplacement à la verticale du point ou l'équipe souterraine établira son camp radio. Ensuite, une fois le premier contact établi, on peut chercher un meilleur emplacement.  
 

4 - Construction

La fabrication du CI en montage cms peut être confiée à une entreprise specialisée dans le montage des circuits éléctroniques (il faut faire une commande groupée). Les fichiers pour la fabrication de la carte CI sont disponibles auprès de Graham Naylor.

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