jeudi, 14 décembre 2017
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Electronique à bord

publié sur www.voilelec.com par C. Couderc

Introduction

Ce petit résumé est destiné à fixer les idées, la publicité des constructeurs n'étant pas toujours un modèle de clarté. Certaines annonces ronflantes recouvrent souvent une un produit sans réel intérêt mais astucieusement habillé par le marketing, ou la ressortie d'un vieux produit abandonné pour son inefficacité mais redécouvert pour appâter de nouveaux crédules. Les nouveautés sont beaucoup plus rares que ce que l'on croit, notre électronique de bord évolue très peu sauf rares exceptions.
Les matériels peuvent être classée en grandes familles :

 La métrologie qui permet de mesurer une grandeur physique dans l'environnement du bateau
Le vent (girouette anémomètre), la vitesse (loch speedomètre), la profondeur (sondeur), la pression (barographe)…

 La communication radio
VHF , blu, récepteurs, fax, Navtex, satellite.

  • Les aides à la navigation

Pilote, radar, GPS , cartographie, sextant.

  • Divers matériels electriques

Batterie, charge et énergie en général...

Quand je dis qu'un système n'évolue pas entre 1980 et 2010, il faut bien sûr comprendre par cette affirmation :
 Les prix de l'électronique sont en chute permanente.

  • Les microcontrôleurs de plus en plus puissants et de moins en moins chers offrent de plus en plus de fonctions.
  • Les affichages évoluent, autrefois analogiques à aiguilles, puis à leds, à cristaux liquides, à plasma… Ils deviennent plus lisibles au soleil, avec de meilleurs contrastes, couleurs, résolution.

Ce ne sont que des évolutions cosmétiques mais pas des changements majeurs. Quand je parle d'évolution, il s'agit d'une technologie en progrès évident, comme par exemple le GPS , qui était une application vraiment nouvelle.

   Instruments, non clickable, 2.7 ko

 

Validité de ces prédictions

Les chapitres suivants ne sont pas des prédictions, au sens de Michel De Notre Dame, dit Nostradamus, écrites dans un jargon ésotérique, mais simplement une projection à court terme de l'évolution récente, la partie électronique suit la loi de Moore.
Gordon Moore, un des fondateurs d'Intel, établit une loi qui porte depuis son nom (la loi de Moore) à partir de l'observation de deux faits simples :
- chaque nouveau circuit contient deux fois plus de transistors que la version précédente,
- une nouvelle génération de microprocesseurs est lancée en moyenne tous les deux ans.
Cette loi énoncée au début de l'industrie de la microélectronique de façon assez empirique s'est étonnamment vérifiée depuis la découverte du transistor (1948, en étendant la loi).
Il semble toutefois que cette loi soit remise en cause, les évolutions accélèrent maintenant plus rapidement. Dans un avenir proche le silicium disparaîtra des cœurs des grosses machines, remplacé par de la logique optique. Le gain de vitesse espéré par ce saut technologique est de un million.
Cela ne se répercutera pas toutefois sur mos petits appareils du bord, dans dix ans, nous aurons toujours besoin du même anémomètre donnant la vitesse du vent à 10% près, rien de plus, et les batteries seront toujours aussi lourdes et au plomb.

Cela ne se répercutera pas toutefois sur mos petits appareils du bord, dans dix ans, nous aurons toujours besoin du même anémomètre donnant la vitesse du vent à 10% près, rien de plus, et les batteries seront toujours aussi lourdes et au plomb. L'évolution ne se fera sentir que du coté pointu de la transmission de données, par exemple les GPS.

Gardons toutefois un esprit critique. J'ai l'occasion de relire la collection de "Science et Vie "depuis ses débuts. Je vous invite à chercher ses bijoux, et relire les prospectives d'il y a trente ans sur ce que sera l'an 2000. C'est hallucinant, tous les articles sont des délires fantaisistes et prévoient un futur surréaliste. Après cela, vous n'aurez plus le courage de prédire le temps qu'il fera demain.

GPS.

Gardons toutefois un esprit critique. J'ai l'occasion de relire la collection de "Science et Vie "depuis ses débuts. Je vous invite à chercher ces bijoux, et relire les prospectives d'il y a trente ans sur ce que sera l'an 2000. C'est hallucinant, tous les articles sont des délires fantaisistes et prévoient un futur surréaliste. Après cela, vous n'aurez plus le courage de prédire le temps qu'il fera demain.

Affichages

Une véritable révolution arrive. Les progrès sont considérables dans le domaine des afficheurs. Attendez-vous à voir un changement complet. Ces dernières décennies, l'évolution a pourtant été assez lente.

 

Les analogiques à aiguille.

Au début n'existaient que les galvanomètres à aiguille, qui étaient très lisibles, et sont les plus agréables à utiliser, mais ont deux inconvénients :
- Ils coûtent trop cher en production, le galvanomètre est d'une réalisation délicate, et pour les 360° de girouettes et de compas, il faut un moteur cher et complexe.
- Une seule aiguille à une distance de plus d'un mètre ne permet pas une résolution meilleure que 60 graduations (les minutes de la montre), cela n'a pas grande importance car nos appareils n'offrent guère mieux, mais le consommateur niais veut lire 99,99 mètres sur son sondeur, alors que la mesure est entre 95 et 105 mètres en réalité, mais il faut flatter le chaland. En aéronautique le problème est très bien maîtrisé, les altimètres ont deux aiguilles et des chiffres sur tambours permettant de lire sans erreur les dizaines de milliers de pieds avec une résolution de la dizaine de pieds, mais le plaisancier de base n'est pas préparé.

 

Les leds rouges

À la sortie des premiers afficheurs à leds (light emiting diode) rouges, comme sur les montres, une led par segment, une tentative a été faite d'adaptation à la plaisance, sans beaucoup de succès.

 

Les lcd

Les afficheurs à diodes ont été très vite remplacés par les lcd (liquid cristal display), qui permettaient des affichages de grandes tailles, mais avec un contraste médiocre. Ils ont remplacé très vite les aiguilles. Ces produits sont en amélioration constante. L'évolution très importante à venir est l'apparition d'afficheurs banalisés, avec des afficheurs couleur à fort contraste (il n'est pas nécessaire d'avoir des résolutions très élevées), avec quelques touches de fonctions paramétrables, pouvant émuler tous les instruments sur le bus NMEA. L'utilisateur pourra choisir toutes sortes de présentations d'affichages, classiques modernes ou farfelus, y compris des simulations d'aiguilles. Il n'y a pas de limites à l'imagination. C'est le retour de l'analogique (émulé !), solution parfaite quand elle est doublée d'un affichage numérique, les déplacements d'aiguilles étant bien mieux perceptibles que des défilements de chiffres.

 

Les plaquettes

En parallèle à ces afficheurs polyvalents il subsistera aussi les afficheurs à plaquettes, qui se trouvent déjà chez quelques fabricants. Ils sont presque parfaits, pour des affichages visibles de très loin, avec des 3 digits en pied de mât. Ils sont constitués de plaquettes commandées électromagnétiquement, une face noir mat, l'autre jaune ou orange fluorescent. La visibilité est maximale de jour et de nuit. Ces gros afficheurs sont encore chers mais promis à une diffusion croissante sous forme d'afficheurs multifonctions.

   Silva, répétiteur non clickable

 

Autres systèmes

Il existe des afficheurs à gaz, très bien visibles, mais assez peu adaptés au milieu marin à cause des hautes tensions mises en jeu et de la pollution du spectre électromagnétique peu maîtrisable. Ils ne semblent pas devoir se répandre.
L'automobile va produire des affichages tête haute, déjà très présents en aviation, mais ils ne sont pas adaptables en voile. Sur le pare-brise d'un bateau à moteur, cela serait possible, mais n'a aucun intérêt sur nos mobiles à déplacements lents (sauf en course offshore).
Les panneaux à matrices de diodes n'offent pas un bon compromis jour/nuit et ne sont pas visibles en plein soleil.

Situation en 1980 : Afficheurs lcd peu contrastés et analogiques
Situation en 1990 : Lente évolution, début confidentiel des panneaux basculants
Situation en 2000 : Progrès lents et constants
Situation en 2010 : Amélioration très importante de la visibilité et retour des analogiques mais émulés en lcd
 
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Girouette anémomètre

Ce matériel n'a pas évolué et n'évoluera plus significativement. Les capteurs se sont améliorés grâce aux capteurs intégrés à effet hall. Le godet déséquilibré aurait dû se développer, mais il est protégé par brevet et sa diffusion est encore très limitée.

Situation en 1980 : Stable, potentiomètres et interrupteurs à lames souples 
Situation en 1990 : Stable, avec généralisation des capteurs effet Hall
Situation en 2000 : Stable, début confidentiel du godet déséquilibré
Situation en 2010 : Stable, effet Hall.

Loch et speedomètre

Ce matériel n'a pas évolué et n'évoluera plus. La roue à aube domine largement, les systèmes électromagnétiques et doppler sont totalement abandonnés.
Il est appelé à disparaître bientôt avec l'augmentation de précision des systèmes de localisation par satellites qui supprimera les capteurs immergés.

Situation en 1980 : Stable, abandon poisson et compteur loch mécanique 
Situation en 1990 : Stable, hélice ou roue à aube, électromagnéique confidentiel 
Situation en 2000 : Stable, roue à aube
Situation en 2010 : Stable (quand le capteur immergé disparait, calcul par position GPS , mais perte du déplacement relatif)
 

Sondeur

Ce matériel n'a pas beaucoup évolué, la sonde à ultrasons est indétrônable. Il reste l'espoir de voir se généraliser les systèmes à vision vers l'avant, mais la complexité et la taille de la sonde limite les évolutions. Autre amélioration, l'adjonction d'un mode enregistreur graphique aux instruments classiques de tableau, en plus des seuls gros digits. Aucun gain n'est possible sur la précision, liée à la célérité variable du son, mais ce n'est pas important.

Situation en 1980 : Néon tournant, suprématie du bon gros "Seafarer " (antique mais très précis) 
Situation en 1990 : Afficheur à aiguille, aux indications parfois ératiques
Situation en 2000 : Afficheur numérique, idem 
Situation en 2010 : Développement de la vision vers l'avant et latéralement en haut de gamme et intégration de l'image 3D sur l'enregistreur.
 

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VHF

La VHF est le moyen de communiquer à courte distance entre bateaux, avec les capitaineries. La VHF a été longtemps utilisée pour des liaisons téléphoniques en côtière, mais cette fonction a disparu en quelques saisons à cause de l'explosion des GSM , beaucoup moins chers. La diffusion météo et la veille disparaissent aussi en passant au tout numérique. Ce matériel évolue totalement, voir la page VHF et DSC 
La phonie entre bateaux proches (moins de 10 milles) restera une constante.

Situation en 1980 : Peu de canaux au pas de 50 kHz, matériel cher et rare 
Situation en 1990 : Canaux pas de 25 kHz, répandu, téléphonie et météo
Situation en 2000 : Abandon de la téléphonie analogique, de la météo, de la veille 16. Evolution vers le DSC
Situation en 2010 : Téléphonie et services numériques intégrés (météo, détresse, relayage...).
 

BLU

La blu était le seul moyen de communiquer à longue distance, après la disparition de la télégraphie, mais réservé aux gros bateaux. Les stations mondiales, comme la regrettée Saint Lys Radio, fermeront les unes après les autres. Ce moyen est en phase de disparition rapide, balayé par le satellite, efficace mais déshumanisé. Il est très frustrant et surréaliste, quand la situation est critique, dans une mer hostile, de composer un numéro de téléphone et de tomber sur un répondeur…

Situation en 1980 : Suprématie après l'abandon de la télégraphie, surtout sur les gros bateaux 
Situation en 1990 : Stable, évolution des lampes vers les transistors 
Situation en 2000 : En déclin rapide, remplacé par le satellite
Situation en 2010 : Disparu, ne resteront que les liaisons pour les radioamateurs autorisés.
 

Récepteur et goniométrie

Ce matériel s'est miniaturisé mais ne sert plus qu'à écouter la musique, la radiolocalisation n'existe plus (sauf en VHF pour la détresse). La BLU est morte, tuée par le satellite.

Situation en 1980 : La goniométrie est bien au point et très utilisée 
Situation en 1990 : La puissance des radiophares diminue, la gonio disparaît
Situation en 2000 : Plus de gonio, plus de blu, juste la météo en local
Situation en 2010 : Le poste sert à écouter de la bonne musique en numérique. L'AIS devient très répandu.
 

Satellite

La communication satellite, au début Telex, puis fax, puis phonie, bientôt vidéophonie et Internet va envahir nos petits bateaux, grâce à la baisse permanente (taille et prix) des antennes à poursuite automatique et des matériels.

Situation en 1980 : Rien à bord 
Situation en 1990 : En progression sur les gros navires
Situation en 2000 : Se répand doucement en plaisance
Situation en 2010 : Très bien implanté, Internet à gros débit, fax, phonie, météo à bord, mais reste cher.
 

Navtex

Evolutions très lente, diffusion lente malgré l'intégration à un système mondial généralisé, mais le contenu reste très pauvre.

Situation en 1980 : Stable, peu diffusé, contenu médiocre 
Situation en 1990 : Stable
Situation en 2000 : Commence à se répandre. En 2001, adjonction du bi-fréquence, ajoutant la langue locale..
Situation en 2010 : En progression suite à la disparition des diffusions en VHF , concurrencé par le satellite, incorporé dans le GMDSS.
 

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Pilote automatique

Ce matériel évolue très doucement mais régulièrement, il est déjà très bon, il va devenir parfait avec les systèmes experts.

Situation en 1980 : Stable, capteur optique polaroïd, rustique à performances limitées 
Situation en 1990 : Stable, capteur fluxgate, en progrés grâce à l'électronique
Situation en 2000 : Stable, ajout de l'accéléromètre, encore meilleur
Situation en 2010 : Stable, système expert, très performant.
 

Radar

Ce matériel est en évolution douce et se démocratise, il envahira tous les bateaux. La veille automatique est un progrès certain mais elle ne doit pas faire oublier la prudence du marin. La diminution des coûts de production de l'antenne amènera une dégradation des performances, mais le traitement numérique rattrapera ces pertes, le but étant surtout de sortir les objets proches, à quelques milles.

Situation en 1980 : Cher, rare sur les petits bateaux 
Situation en 1990 : Apparition timide avec des écrans lcd monochromes 
Situation en 2000 : La veille automatique séduit le solitaire, progrès lents mais constants, couleur 
Situation en 2010 : Couplé à la cartographie, un vrai bonheur...
 
Cartographie numérique

Ce matériel est en progression contante comme le GPS , les deux sont liés. La cartographie s'affine, mais elle n'a pas la fiabilité des cartes papier. Elle s'impose car une énorme masse de données est archivée dans des supports minuscules. Le vectoriel donne de posibilités considérables.

Situation en 1980 : Inexistante 
Situation en 1990 : Cartes bit map sur cd roms, très chères, sur ordinateurs portables
Situation en 2000 : Cartouches dans les lecteurs de cartes abordables en affichage cga, position GPS à 100 mètres près. Début de la cartographie téléchargeable depuis un CDRom
Situation en 2010 : Cartographie et affichage haute résolution, en évolution constante, mises à jour de grande précision et intégration des avurnavs en temps réels pour la zone grâce à la liaison radio internet.
 

Sextant

Il n'a rien d'électronique mais son importance est vitale. Ce matériel superbe disparait, c'est très dommage, il donnait au navigateur une très grande satisfaction, quand après des visées délicates et des calculs subtils, un triangle de position à un mille près était obtenu au croisement de trois droites. La navigation astronomique était un régal intellectuel. Le GPS a tué ce moment de bonheur. les ersatzs plastiques ne donnaient pas grand chose de bon.

Situation en 1980 : La perfection mécanique et optique est atteinte, l'objet est parfait, l'exploitation reste élitiste et complexe 
Situation en 1990 : C'est la fin, serais-je le dernier à viser ?
Situation en 2000 : Plus personne ne sait faire une droite de hauteur, c'est quoi les HO249 ?
Situation en 2010 : Ah oui, j'en ai vu dans un musée, Christophe Colomb en avait un pour gagner sa première Transat !
 

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Charge et batteries

Rien mais vraiment rien de neuf. Les batteries ne sont pas très différentes des modèles qui existaient lors de la première guerre mondiale, elles sont toutefois un peu meilleures et plus légères. Les chargeurs ont maigri grâce aux techniques de découpage. Les alternateurs ne bougent plus. L'abandon du 12 V n'interviendra pas avant longtemps, voir évolution de la tension de bord en page énergie .
Les aérogénérateurs s'améliorent très doucement, le solaire évolue peu. Rien en vue, sauf les piles à combustibles qui devraient se répandre si le prix baisse considérablement et le nucléaire (mais non, je plaisantais !). Le chapitre suivant va dire exactement le contraire...

Situation en 1980 : Stable depuis un siècle, le plomb est vraiment désespérant, très faible énergie massique... 
Situation en 1990 : Stable
Situation en 2000 : Très lents progrès, rien d'autre que le plomb, batteries en spirale, le reste est trop cher 
Situation en 2010 : Rien de neuf, la bi-énergie, les piles à combustible, on en parle c'est l'incertitude totale pour les decennies à venir...
 

L'énergie du bord

Je ne parle ici que de l'énergie principale, le moteur est le dispositif de charge. Cela a très peu changé ces trente dernières années. Les moteurs actuels sont simplement un peu plus légers mais plus fragiles et sensibles aux mauvais carburants. Ce qui a changé est que les fabricants de moteurs marins (sauf Yamnar) ne fabriquent plus rien mais se contentent de mariniser sommairement des moteurs automobiles, en rajoutant simplement un échangeur et une pompe à eau de mer puis surtout une couche de peinture pour justifier le surcoût énorme. Cela revient moins cher en production d'acheter une base déjà sortie à des centaines de milliers d'exemplaires et étudiée par d'autres. Le réducteur est la seule pièce spécifiquement marine, mais c'est le même qui est utilisé depuis quelques dizaines d'années, les frais de recherche sont bien amortis. Ils sont toujours aussi mal conçus, bruyants et mal lubrifiés sous voile si l'arbre n'est pas bloqué, sans silentbloc efficace ni roulement d'absorption de poussée. Il faut accepter de perdre parfois en vitesse en bloquant l'arbre ce qui perturbe les écoulements, l'hélice bloquée agit comme un frein puissant…
Cette invasion des moteurs d'automobiles a toutefois un avantage, à moyen terme les progrès certains dus à l'énorme recherche et la poussée de l'écologie auront des retombées positives pour nous, mais avec le retard habituel de dix ans toutefois.

Le "common rail ", distribution du gazole à très haute pression avec injecteurs pompes, est un énorme progrès en terme de performances, poids, consommation et pollution. Il est sur les nouveaux moteurs, économes et fragiles.

La tension du bord va changer, cela est évoqué en page : énergie du bord 

Dernière modification le mardi, 04 novembre 2014 10:50
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