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Topographie :
précision topo et LEDs ?


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Intitulé du problème soulevé. Messages traités Contributeurs Date

Je constate qu'en plaçant mon compas topo près de mon éclairage à 14 LEDs Petzl allumé, la boussole dévie (essai réalisé avec les compas Morin, Topochaix, Silva et Suntoo.)

Avez-vous constaté ce phénomène et que faire pour éviter d'avoir des erreurs de topographie à cause de ce problème ?

26
17
Décembre 2004
Page mise à jour le : 08-Nov-2019
  
Documents annexes



Doc. 1 :
Module 8 LEDs
pour Duo de Petzl
Doc. 2 :
C
ombiné Suunto
Doc. 3 :
Module 14LEDs
pour Duo de Petzl
Doc. 4 :
Fibres optique gainées

Avis divers Mon constat : avec la lampe allumée ou éteinte et une Duo équipée d'un kit 8 LEDs âgé d'environ 2 ans (voir Doc 1), je note -1° seulement, et encore si je colle la frontale au compas...
Mon constat : faible déviation avec un Suunto et un vieil éclairage Petzl. Dans de bonnes conditions on voit un léger mouvement de la rosace en allumant l'éclairage électrique. Avec l'acéto pas problème. Il vaut mieux ne pas baisser le plus possible le casque pour éclairer la rosace.
Mais avec un compas comme le Suunto l'éclairage est en général suffisant et on n'a pas besoin de coller la frontale sur le compas.
N'observerais-tu pas une déviation simplement en approchant la duo éteinte du compas ? Je pense aux vis de fixation de la Duo dans le casque !
Très juste !!! Je n'y avais pas pensé, mais en effet, même quand la lampe est éteinte, la déviation est la même que quand elle est allumée !!
Je pense de plus en plus aux vis de fixation, ou bien au modèle de construction de la Duo qui aurait évolué. Il faut poursuivre tes essais. Tu devrais trouver le(s) responsable(s).
Le problème des vis de fixation de la lampe et de l'acéto est assez connu, il y a quelques années en Suisse, on pouvait acheter tout un set destiné à remplacer la visserie de l'éclairage Laser by Petzl par de la visserie en laiton, moins magnétique, voire pas du tout ! Puis on s'est rendu compte que certains casques étaient eux-mêmes magnétiques, alors, on enlève le casque pour topographier, j'en conviens, ce n'est pas toujours pratique.
Je viens de faire l'essai avec mon compas SILVA Type 80 (le modèle avec une gaine souple orange, voir ci-contre) et mon casque tout Petzl Écrin + duo + Kit 8 LEDs (Doc 1). Je ne remarque aucune déviation que les LEDs soit allumées ou éteintes. Même si je mets la Duo en contact avec le compas. Avec ce compas, on apprécie facilement une variation d'1/2 degré.

J'ai testé avec un compas de type Suunto (mais en boîtier en plastique rouge plutôt que métallique, vendu il y a quelques années sur le catalogue Expé), avec un éclairage à 14 LEDs (Doc 3) :
- LEDs éteintes : pas de déviation.
- LEDs allumage niveau 2 (faible) : déviation d'environ 1° à peine, avec casque sur la tête et en position debout.
- LEDs allumage niveau 1 (normal) : déviation d'environ 6°, avec casque sur la tête et en position debout.
- LEDs allumage niveau 3 (fort) : déviation d'environ 8°, avec casque sur la tête et en position debout.

Les conditions de l'essai ont déjà été précisées : il s'agit d'un éclairage Duo Petzl à 14 LEDs (Doc 3) + SILVA Clinomaster (combiné ci-contre ).
Par contre je viens de faire un essai avec la Duo 10 LEDs et là effectivement, surprise, pas de déviation même avec les LEDs contre le compas !
Je mets donc en cause le circuit électronique de ce système et non pas les LEDs elles-mêmes, il est trop près des LEDs et engendre des perturbations électromagnétiques importantes qu'il faudrait pouvoir éliminer. Le problème est d'ailleurs connu puisque le fabricant le signale dans sa notice d'utilisation.
Avec les Tikka, c'est pire, le compas perd littéralement la boule. Ça doit venir des piles qui sont très proches.
Alors qui trouvera la solution ?
Réponse de Petzl sur la perturbation de la topo par l'éclairage 14 LEDs (Doc 3) :

Attention, l'électronique du module 14 LEDs (Doc 3) peut perturber une boussole à visée.

Le souci est donc bien réel et nous en avons parfaitement conscience. Le module 14 LEDs utilise un système de régulation performant destiné à offrir un éclairage le plus constant possible tout au long de la sortie. Ce système utilise entre autre une self qui dégage un champ magnétique qui est le plus fort en niveau maxi.
Si la boussole est tenue à la main, aucun souci, mais pour les compas à visée, celui-ci est tenu très près de l'éclairage. Tous les compas n'ont pas la même sensibilité, c'est pourquoi un essai s'impose. Il faut procéder de la sorte : viser un point fixe lampe éteinte, allumer la lampe et essayer en rapprochant plus ou moins la boussole de la bordure du casque.
Recommencer suivant plusieurs azimuts car la déviation sera plus ou moins sensible.
Le constat avec mon mini Morin est que si le casque n'est pas incliné en avant sur le front, tout va bien. Sinon le seul recours est d'utiliser
l'halogène, mais je reconnais que c'est peu pratique. A noter que les modules non régulés ne présentent pas cet inconvénient, mais la qualité d'éclairage n'est pas la même.

Je voudrais rappeler que ce n'est pas l'électronique qui est responsable dans ce cas, mais l'électricité. Un courant passant dans un fil crée un champ magnétique. Donc une pile, du fil et une ampoule, cela fait dévier la boussole, même s'il n'y a aucun métal magnétique dans le montage.
Rappelez-vous des expériences sur l'électricité au XIXe siècle. A cette époque on utilisait souvent une boussole pour mettre en évidence un courant électrique parcourant un câble. Grâce à cette observation, André Marie Ampère inventa le galvanomètre (et il perfectionna aussi les boussoles). Voir :

http://histoirechimie.free.fr/Lien/AMPERE.htm
http://musee-ampere.univ-lyon1.fr/index.html

Dans le cas de l'éclairage d'un compas topo, le mieux serait de prendre une fibre optique plastique (un peu grosse, genre 1mm), on alimenterait la LED d'un côté de la fibre et on transporterait la lumière jusqu'au compas.

Tout à fait d'accord ! Le responsable du champ magnétique parasite est le fil qui est parcouru par un courant électrique.

A une époque j'avais glissé une LED dans le boîtier de la boussole pour mieux voir les graduations ; je l'ai vite retiré car la valeur lue n'était pas la même LED allumée et LED éteinte.

Pour finir, j'utilise un bout de fibre optique (Doc 4) de 30cm qui est attaché à la ficelle de tour de cou. Une extrémité de la fibre est sur la vitre de la boussole et l'autre derrière ma nuque, avec la LED et une pile.

Il est donc possible de limiter très fortement le champ magnétique à proximité d'un conducteur, même avec un courant relativement fort en utilisant :
- une paire torsadée,
-ou mieux, un mini coaxial.

Je me rappelle avoir testé avec succès une LED contre la boussole, alimentée en torsadé très fin (fil de cellule tourne-disque vinyle). Il faudrait donc concevoir "ab initio" son éclairage électrique compatible topo et bien sûr valider en cours de construction par des tests pour voir si on n'induit pas de perturbation.

L'idée de la fibre optique (Doc 4) est intéressante, on en trouve chez Conrad. (http://www.conrad.fr/ -> chercher "fibre optique").

Q : Je pensais que la fibre optique c'était beaucoup plus cher (tarif 2005 : 1.15 € le mètre). Mais ça se travaille comment ces fibres en plastique (voir ci-contre) ?

R : On la coupe au cutter tout simplement. Le but est d'avoir une coupe très nette.

J'ai testé ma lampe Petzl (4 LEDs) avec mon détecteur de champ magnétique, pas de champ avec mon détecteur, pas de champ hormis la masse métallique des piles qui peut créer une perturbation magnétique en courant continu.

Par extension on pourrait dire que les alimentations de type "charge pump" (donc qui chargent des condensateurs) sont des alimentations à découpage, puisqu'elles hachent aussi le courant. Les fondeurs de composants en ont pas mal en catalogue, y compris des modèles dédiés aux LEDs.

Il y a aussi une autre alternative à la fibre : tapisser l'intérieur du compas de scotch phosphorescent qu'on éclaire juste avant. Je l'ai déjà fait, ça marche bien. Ou couvrir le dessus du compas d'un tel scotch mis côté éclairant contre le compas et essayer d'avoir une lampe puissante pour que en traversant le dos du scotch, on recharge le phospho.

Autre solution : acheter un modèle de compas avec éclairage tritium intégré.

Comme ces problèmes sont bien connus, les règles pour topographier dans notre groupe sont les suivantes :
  • nous vérifions si tous les compas et clinomètres du groupe indiquent la même chose dans un test, avant de commencer la topo d'une cavité.
  • nous nous assurons de toujours garder loin du compas la lampe qui l'éclaire. Parfois nous enlevons notre casque, selon le genre de lampe sur le casque.
  • nous faisons la topo dans les deux directions, vers l'avant et vers l'arrière entre deux stations, pour le compas comme pour le clino. S'il y a plus de deux degrés de différence entre les deux personnes, on recommence jusqu'à ce qu'on se mette d'accord sur la mesure correcte. Ça prend plus de temps, mais c'est la seule façon d'être précis.

Après avoir vu combien de fois les deux topographes n'annoncent pas les mêmes chiffres (parfois plus de 8 degrés de différence !), il est facile de voir qu'une topo faite seulement dans une direction peut avoir de grands problèmes de précision. Et l'influence des piles trop près du compas est bien connue elle aussi.

Il faudrait donc éviter les systèmes utilisant des inductances. Les alims n'utilisant que des condensateurs n'ont pas d'effet magnétique notable. Mais une alim à découpage sans inductance, ce n'est plus une alim à découpage...

Variations, gags
et coups de gueule...
Qui nous fabriquera un boîtier de piles solide et imperméable (sinon étanche), facile à démonter pour le réparer, avec un emplacement pour un circuit de régulation ?
Le boîtier actuel des Duo n'est guère solide (ci-contre) : après quelques mois d'usage, notamment en étroitures, il se fissure et n'est pas imperméable une fois fissuré, chiant à démonter et il n'y a pas de place en rab ! Je regrette l'ancien boîtier rouge où je pouvais ranger un bec, une ampoule et un débouche-bec !
Je suis TOTALEMENT incompétent en matière de LEDs et tout ce qui vient d'être raconté m'a beaucoup intéressé (effets sur le magnétisme - effets liés à l'électricité) et je me suis posé une question PEUT-ÊTRE BÊTE....!

Est-il envisageable que des LEDs puissent déclencher des détonateurs dont les fils seraient shunté (ou pas) ?
Mes excuses si la question est très bête...

Résumé du débat

Quelques possibilités afin d'éviter les erreurs topo :

  • Éloigner les piles et fils électriques sous tension des instruments de topographies.
  • Supprimer les pièces ferromagnétiques des montages appelés à être proches des instruments de topo.
  • Éviter les alimentations à découpage.
  • Doubler chaque mesure afin de pouvoir les confronter et détecter les erreurs.
  • Enlever son casque et utiliser un compas à éclairage incorporé.
  • Eclairer le compas avec un bricolage à base de fibre optique.
Compléments d'information

Essayons de regarder grossièrement le champ magnétique produit par une LED alimentée par un courant de 20 mA. Prenons comme hypothèse que nous sommes en présence d'une bobine plate circulaire à une spire son diamètre D soit de 1cm.

Le moment magnétique est 1.5 uAm²
Le champ magnétique à 5 cm est de B=2.5nT

Ce qui correspond à bien moins de 0.1% du champ magnétique terrestre.

L'effet du courant d'alimentation des LEDs est donc négligeable. Cependant il y a toujours nos fameuses inductances et nos transformateurs qui sont justement des sources de champ magnétique. Il est probable (et même quasi démontré vu les observations décrites) que leur champ de fuite provoque une déviation du compas.

 

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