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Prospection et repérage (radiolocalisation) :
la Balise de Positionnement Souterrain (BPS)


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Intitulé du problème soulevé. Messages traités Contributeurs Date
Pour confirmer l'emplacement du débouché en surface d'un puits remontant, nous aurions besoin d'une balise de positionnement spéléo. Nous avons des contacts pour nous en faire prêter une, mais nous voudrions savoir si un achat ou une auto-construction était envisageable ?
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novembre 2004, septembre 2005,
juin 2011, mars 2016
février 2022
février 2024
Page mise à jour le : 17-Fév-2024

Bas de page
Documents annexes
Doc. 1 :
un détecteur Arva
Doc. 2 :
une BPS en cours de montage
Doc. 3 :
la Basic-1 de Brian Pease
Doc. 4 :
l'ARCAS de Joan Erra

Avis divers

J'ai vu qu'un spéléo du Lot (Daniel Valade) en fabriquait une et la commercialisait. Existe-il d'autres fabricants ? Est-ce rentable de se lancer dans une auto-construction ?

On en a réalisé un exemplaire cette année, et la mise au point finale a posé quelque soucis, mais au final ça fonctionne bien. Mais on ne l'a pas essayé à grande profondeur. Les plans se trouvent sur le site du CDS 19. Pour le coût je ne peux pas dire, les bobinages ne nous ont rien couté, je crois. J'avais posté fin juillet/début août une photo de l'émetteur. Si ça vous intéresse je peux récupérer une photo de notre récepteur qui fait beaucoup tourner les têtes quand on l'utilise au bord des routes...

(Voir compléments d'informations sur l'ARCANA ci-dessous et sur la biblio)

Contacte Daniel Chailloux.
Il a construit une balise qu'il veut peut-être prêter, soit il peut te renseigner.

Le prix de revient n'est pas très élevé : il faut un boitier pour l'émetteur, quelques composants électroniques, un peu de fil, du métal pour l'antenne (circulaire), et un poste de radio AM / FM (à modifier) pour la réception du signal, un fer à souder et un peu d'expérience en électronique (pour les soudures des composants). Si tu n'as jamais rien soudé de ta vie, pas même une résistance, il vaut mieux t'abstenir : tu risques de perdre beaucoup de temps à défaut de beaucoup d'argent.

Par contre quand ça fonctionne bien c'est vraiment très efficace : attention tout de même au repérage du signal par triangulation en surface, cela demande un peu d'expérience et une bonne méthode. Si la zone est boisée et touffue ce ne sera pas facile.

Yves PRATTER a écrit également quelques articles sur le sujet (radiolocalisation). LA page à lire : http://web.archive.org/web/20030221044129/http://perso.club-internet.fr/ypratter/radioloc/

Yves pourrait-il nous dire d'ailleurs où se trouve la page maintenant ???

Si tu n'arrives pas à te procurer un «Molephone» ou équivalent et que tu n'es pas très loin de la surface, tu peux toujours faire un essai facile avec un «ARVA» (appareil de recherche des victimes en avalanche)...
Prendre plutôt des vieux analogiques qui ont une portée plus importante que les nouveaux numériques.
À ma connaissance, les premiers systèmes de radiolocation ont été construits par les spéléos Anglais, et cela il y a plus que 25 ans. D'ailleurs ces systèmes (basé sur l'induction magnétique) étaient à la base des vraies "radios" souterraines (les TPS) comme le Ogophone ou le Molephone (et beaucoup plus tard, le Heyphone ou le Nicola)

D'ailleurs, les Anglais sont de loin les spéléos les plus expérimentés dans ce domaine. Des gens comme David Gibson, Stuart France, Brian Pease, John Hey, Graham Naylor ont une reconnaissance internationale.

Sur les sites Anglais du Creg (Cave Radio & Electronics Group http://www.sat.dundee.ac.uk/~arb/creg/) et Speleonics (http://www.caves.org/section/commelect/spelonic.html) tu trouveras tout.

La rolls des systèmes : http://radiolocation.tripod.com/ (Brian Pease)

http://www.caves.org.uk/radio/index.html et http://www.caves.org.uk/radio/bookinfo_02.html

http://speleo19.free.fr/arcana/article_arcana.htm

http://www.wakulla2.org/radio.htm

http://www.minage-valade.com

Pour info, autant la détection en X et Y peut être assez précise, autant le Z est bien plus délicat, car dépendant de facteurs que l'on ne peut qu'estimer (conductivité et autres caractéristiques électromagnétiques des terrains traversés).
Le système de Brian Pease le permet.

Il y a aussi l'ARCAS (Appareil de Recherche des Cavités Aveugles Souterraines) de Joan Erra qui a permis entre autres une localisation au Liban d’un lac en fond de gouffre à travers 287m de calcaire. Plusieurs bobines sont disponibles suivant la profondeur de la localisation qui peut être effectuée jusqu’à 350m de profondeur. Son poids total varie de 1,5 kg à 4,8 kg suivant la bobine embarquée. La bobine n’a pas de cadre rigide et est dépliée telle quelle sur le sol. Joan Erra a fabriqué aussi un petit appareil appelé Vertimag qui facilite sa mise en place par le contrôle de la verticalité du champ magnétique qu’elle produit. À la réception 2 capteurs sont possibles : un disque bobiné ou bien un tube à ferrite bobinée beaucoup moins encombrant. Un exemplaire de cette balise est actuellement en cours de test auprès du SSF.

Voir page : http://www.radiolocalisationssouterraines.fr/
(Nombreux documents disponibles en téléchargement sur le site ou voir ici en bas de page.)

Je suis spéléo et je suis un des ingénieurs ayant développé le système de positionnement souterrain d’Infrasurvey. Je pense que cette petite révolution aurait vraiment sa place dans votre rubrique « Radiolocalisation par Balise de postionnement souterrain (BPS) » Vous trouverez pleins d’informations sur notre site web (voir Compléments d'information en bas de page).

Ce système a déjà été utilisé en France dans plusieurs cavités, comme tout récemment à la grotte des Planches à Arbois pour positionner la verticale de points à 200 mètres de profondeur. N’hésitez pas à me contacter si nécessaire !

Etant donné que le système de radiolocalisation de Brian Pease (3496 Hz - DQ radiolocation receiver and class-E beacon) est mentionné sur le site SOUTERWEB, je tenais à te faire part de la réalisation que j’ai faite de ce système.


Photo Daniel CHAILLOUX : cliquer pour agrandir.

Je n’ai eu aucune difficulté à reproduire et à câbler les circuits imprimés acheté chez Brian Pease. La seule chose impérative est de bien accorder l’oscillateur local du récepteur sur la fréquence d’émission de la balise. Après celà, le circuit PLL fonctionne à merveille et la boucle de phase se verrouille. C’est essentiel si on veut faire une mesure de profondeur avec la méthode Ratiometric de David Gibson (voir en annexe ci-dessous)
Pour accorder l’antenne de l’émetteur, j’utilise un oscilloscope et ajuste la valeur des condensateurs pour obtenir un signal maxi aux bornes du circuit parallèle LC. La tension aux bornes du circuit LC est de 250 volts et le courant consommé par l’émetteur est de 500 mA. Pour cela il faut que l’émetteur fonctionne. L’oscilloscope est branché sur la sortie de l’étage de préamplification du récepteur. J’ajoute des capacités jusqu’à obtenir le maximum de tension.

J’achète le fil de cuivre émaillé sur eBay en tapant les mots clés suivant : ENAMELLED COPPER WINDING WIRE, MAGNET WIRE, COIL WIRE
Cliquer ici sur le lien direct pour une liste de fils de différents diamètres.
Pour l’antenne de réception de Brian Pease, il faut du fil 28 AWG, c’est à dire du fil ayant un diamètre de 0,32 mm. Les 512 spires de fil sont enroulée sur un anneau de 56 cm de diamètre. Cala représente un peu plus de 900 mètres de fil.
Il faudra que tu achètes une bobine de 1kg, ce qui représente 1400 mètres de fil.


Photo Daniel CHAILLOUX : cliquer pour agrandir.

Jai en réalité plusieurs balises à mon actif :

  • la balise ARCANA qui m’a rendu de grands services de radiolocalisation. Voir les fichiers PDF : Radiolocation.pdf et Arcana 2010.pdf
  • ensuite celle Mike Bedford qui émet à 874 Hz. Voir photo.
  • la Basic2 de Brian Pease. Brian vend des kits avec tous les composants excepté le fil de cuivre pour les antenne. Elle est facile à construire et ne nécessite pas de réglage particulier.
    Voir photo ci-dessus et l’article sur son site : http://radiolocation.tripod.com/SimpleRadiolocator/ConstructingTheKits/ConstructingTheKits.html
  • pour finir la balise Double Quadrature à 3496 Hz. C’est certainement la plus aboutie et la plus performante que l’on puisse trouver chez les spéléos.
    J’ai acheté les circuits imprimés chez Brian Pease et commandé les composants électroniques chez Digi-Key aux USA.
    Comme je te le disais précédemment, il n’y a aucun réglage à effectuer si ce n’est qu’il faut accorder la fréquence de l’oscillateur local du récepteur à la fréquence du quartz de l’émetteur afin que la boucle PLL fonctionne correctement. La force du champ magnétique reçu se fait sur l’afficheur LCD du récepteur.
    L’émetteur (voir photo) consomme un courant moyen de 500 mA. L’antenne d’émission construite est celle qui fait 22’ de diamètre (56 cm) et permet de passer 120 mètres de recouvrement.. J’ai bobiné 37 spires de fil électrique (2,5mm²) acheté à Castorama (bobine de 100 m).
    Le récepteur (voir photo) consomme 40 mA. L’antenne de réception est carrée et mesure 58 cm de côté. J’ai utilisé celle de ma balise ARCANA que j’ai accordée avec les bonnes valeurs de condensateurs sur 3496 Hz.

Daniel Chailloux

Il y a l'Arcana-B réalisée par Bertrand Maujean (Usan, Nancy, 54) à partir de l'Arcana de Jean-Louis Amiard.

L'article de présentation et les plans sont disponibles sur le site du club : https://usan.ffspeleo.fr/spip/spip.php?article1272

Elle a été utilisée par le CDS 88 (réalisation par Gérard Port d'après les plans ci-dessus) pour le repérage et l'ouverture du puits des Moustiques à Débain (Sans-Vallois, 88 ; voir "Spéléo L" n° 24), et le nouveau puits d'accès à Hadès (Trampot, 88).
Elle a été utilisée en 2022 par l'Usan pour vérifier - caler des points du réseau du Fond de la Souche à Harmonville (lire Le P'tit Usania n° 292 - https://usan.ffspeleo.fr/spip/spip.php?article1979 - et n° 293 - https://usan.ffspeleo.fr/spip/spip.php?article1991).

Variations, gags
et coups de gueule...

Bip Bip Bip ! Et vous y comprenez quelque chose vous à tous ces petits bidules à pattes ?

Résumé du débat

Amateurs, professionnels et clubs ont développé des BPS : Daniel VALADE, Joan ERRA, Brian PEASE, David GIBSON, Stuart FRANCE, John HEY, Graham NAYLOR, Daniel CHAILLOUX, Yves PRATTER, le CDS 19, le CREG, SPELEONICS, Michel DEMIERRE... À défaut, des systèmes comme l'ARVA peuvent faire office de BPS.

Compléments d'information

Additif technique au thème : fiche technique de Speleonics (USA)
Super mini bibliographie (dont l'article de Daniel Chailloux).
Sujets connexes : fiche tehnique du système radio NICOLA
La page d'Yves PRATTER sauvegardée ici : RADIOLOCALISATION
L'article publié par le Groupe Spéléo du Forez
Les fiches techniques de l'ARCANA : ARCANA 1 / ARCANA 2 / ARCANA 3 et sa notice succincte.
Ainsi que l'ARCANA B de l'USAN
Des infos (en anglais) issues du Web : Thru the Earth Radio Localisation et un kit BPS en vente à monter soi-même et la traduction en français (pdf) de la fiche technique.
L’UGPS (UnderGround Positioning System) : un système permettant de situer en continu les vides souterrains depuis la surface. Autre info ici.
La méthode de positionnement (ground zéro) et de calcul de la profondeur (merci à Daniel CHAILLOUX).
La compil des documents du site de Joan Erra (fichier BPS.zip à télécharger).

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