Les OBS actuels (Hippocampe)

Électronique

L’électronique développée et utilisée actuellement a déjà été testée lors des campagnes Salieri et Sismantille. Ces essais ont permis de corriger plusieurs problèmes liés à la partie logiciel et programmation (software) ainsi qu’à l’électronique (hardware) elle même ; Une version récente (Août 02) des circuits imprimés de la carte mère, du convertisseur A/D et de l’interface IDE/USB20 ont été fabriqués. C’est sur ces derniers supports que seront réalisés les prochains essais à partir des éléments suivants :

• Electronic Data Acquisition

  1 CPU persistor CF1, CF2
  1 Seascan High-Accuracy Timebase, drift : typ = 2x10(-8), max = 5x10(-8)
  A/D : 24 bits - ultralow power
  20 Gbytes IDE Hard disk
  GPS Clock synchronisation
  1 temperature probe

À l’heure actuelle, seule la version 22 bits est opérationnelle. L’étude des versions 24 et 14 bits sont terminés et un circuit prototype de chaque carte va être construit. La base de temps interne est d’une excellente précision. L’horloge interne pourra être synchronisé au démarrage et jusqu’à ce que l’on décide d’effectuer des mesures de sa dérive avant l’immersion.

• Convertisseurs A/D

Trois types de convertisseurs sont proposés pour mieux servir le type d’objectif scientifique visé.
  A/D : 22 bits - ultralow power 24 bits - high dynamic range with wide range sampling rates 14 bits plus 2 bits Gain ranging - high sampling rates w/ low power

• Power Consumption

La consommation totale de l’OBS, avec la carte 22 bits utilisée dans notre première version est inférieure à 350mw avec un échantillonnage à 5ms.
  using 22 bit ADC - < 350 mW, 4 channels, 200 Hz

• Data download (glass sphere does not need to be opened)

  USB2.0 Port : 480 mbps theoretical, 1 Gbyte in 3 minutes observed

Une interface permet de commuter, par simple branchement d’une alimentation électrique de l’extérieur de la sphère, le disque dur de stockage des données connecté pendant l’acquisition à la carte mère de la CPU à une interface IDE/USB2.0-Firewire. Nous pouvons ainsi effectuer lecture et sauvegarde des données à une vitesse mesurée de 350 Mbytes par minutes sans avoir à ouvrir la sphère. Les vitesses ont été mesurées avec un port Firewire dont la vitesse de transfert est équivalente à celle d’un port USB2.0 non encore disponible sur Laptop aujourd’hui. L’altération des vitesses de transfert théorique est due en grande partie à la liaison par câble et à la qualité des contacts des connecteurs sous-marin étanches utilisés. Ces vitesses sont néanmoins largement égales au taux de transfert SCSI utilisé jusqu’alors et cela sans manipulations. Des scriptes sous Matlab permettent de contrôler la qualité des données, bruit de fond dynamique etc....

• Communications
  Serial port
  Infra Red communication port through the glass La communication avec un ordinateur pour les tests et la programmation s’effectue à travers un port série classique qui ne nécessite que trois conducteurs. L’option infrarouge qui a été testée et qui est implantée sur la carte mère sera utilisée de manière optionnelle si jamais il advenait que pour une évolution future nous soyons à court de liaisons et conduit à utiliser les connecteurs de liaison série. Désormais la lecture des données se fait sans ouvrir la sphère. Comme auparavant il est toujours possible, à tout moment de changer les paramètres de travail de la station et ce jusqu’à son immersion. Afin de pouvoir rapidement remettre à l’eau les stations, une interface et le logiciel de configuration permettent de contrôler et de mesurer toutes les tensions d’alimentations ainsi que les courants associés. Ce logiciel établit un fichier de contrôle et nous avertit automatiquement d’un problème éventuel.

• Release command

Les heures de remontées préprogrammées sont contraignantes. Elles obligent quelles que soient les conditions de mer d’être sur place pour la récupération. Elles "figent" aussi le déroulement des opérations et laissent peu de place à des modifications de programme. La possibilité de déclencher la remontée du fond des stations par un ordre de commande acoustique avait déjà été adaptée sur nos précédentes stations. L’hydrophone servant à l’acquisition des données de sismiques pouvant aussi capter les signaux de commandes acoustiques et déclencher la remontée. Ce système parfaitement fiable qui cependant avait le défaut de ne pas accuser réception de la commande a néanmoins été conservé. Il sera doublé par un système complètement indépendant pouvant déclencher la remontée et commandé par deux ordres différents sur des fréquences propres. Ce système renvoie une confirmation des ordres reçus s et des actions effectuées. Un transducteur capte les ordres reçus et renvoie les signaux acoustiques de confirmation. On peut aussi grâce à ce système effectuer des mesures de distance de la station au navire, suivre aussi dans le meilleur des cas sa remontée en surface. Deux horloges, principale et secondaire, peuvent être aussi programmées. Les heures programmées dépasseront de plusieurs jours, ou de plusieurs semaines, voire des mois la fin des opérations afin de ne pas perturber le déroulement de la campagne.

  2 completely independent acoustic release systems :
  1 Edgetech : 2 acoustic rx channels with identification and ranging pinger using ITC transducer
  1 Benthos acoustic receive-only channel with Hightech hydrophone input
  main clock pre-programmed release time
  Backup clock pre-programmed release time

• Release systems
  Burn wire
  Mechanical system

Comme par le passé nous utilisons un système de largage par combustion électrolytique. Des retards inexpliqués à la récupération dans des zones sédimentaires où le fusible de largage peut se trouver enfoui ou au contact de l’interface sédiment -eau nous ont amenés à doubler (de même que certains constructeurs) le système de fusible électrolytique par un système mécanique et, tant que faire se peut, de les tenir éloigner des boues sédimentaires. Le largueur mécanique est à l’étude. L’action mécanique de libération sera transmise par un fort électro-aimant ou un moteur à courant continu avec démultiplicateur. Pour diminuer le coût d’un containeur en dur (titane) nous nous orientons vers un système équipression à bain d’huile.

Container

L’électronique d’acquisition est enfermée dans la sphère principale. Celle-ci est lestée pour la descente et son ancrage sur le fond par un poids au bout d’un câble. Ce câble peut-être libéré par un des deux systèmes de largage acoustique. La sphère flotte à environ 1m50 du fond. Elle ne doit pas normalement tout comme les systèmes de largage être enfoui dans les sédiments. Les capteurs situés dans une sphère plus petite lestée à sa base pour un bon couplage sont déployés par un bras articulé qui l’éloigne suffisamment du lest principal. Un câble lesté sur le fond, afin de s’affranchir des bruits créés par cette connexion, relie ces deux sphères. Cette sphère dite capteur, peut enfermer suivant la taille des capteurs nivelés de 4.5, 2 ou 1 Hz, de même que des capteurs large bande.

• Main pressure container :

Benthos or Vitrovex 17" Glass sphere - up to 7000m depth

• Sensor pressure container :

Benthos 10" Glass sphere - up to 7000m depth for 4.5hz gambeled geophones Benthos /Vitrovex 10"/13" Glass sphere - up to 7000m depth for 2 ; 1hz or gambeled geophones or Broad Band sensors.

Pour des immersions de plus longue durée, des piles supplémentaires peuvent êtres accommodés dans la sphère capteur. Le choix des containeurs en verre est arrêté ainsi que les configurations des connecteurs. (Voir annexe OBS connecteurs et câblage). Le fait de disposer d’un capteur extérieur éloigné de l’électronique durant les phases d’acquisition et de l’écriture sur le disque permet d’envisager une acquisition permanente et de s’affranchir des "blancs". Ces blancs correspondaient au temps d’écriture sur le disque pendant lesquels les signaux en entrée n’étaient pas pris en compte. En effet, le disque et les capteurs enfermés dans une même sphère étaient solidaires mécaniquement et les géophones sensibles au moteur d’entraînement du disque pendant les phases d’écriture.

  3 axis magnetometer and tiltmeter to determine orientation of sensors
  hydrophone - high tech, 1 Hz low frequency cutoff

Pouvoir connaître avec précision l’orientation géographique des capteurs sur le fond à quelques fractions de degrés est primordial. L’orientation des capteurs sur le fond était réalisée en analysant le rapport des signaux enregistrés par les deux géophones horizontaux. En sismologie, cela nécessitait d’effectuer des tirs en croix jusqu’à relativement bonne distance de part et d’autre du point de largage. Dans le cas de campagnes mixtes grand-angle et sismologie, cela est facile à réaliser. Ça l’est beaucoup moins dans le cas de campagnes ponctuelles avec des petites unités de navigation pas forcément équipés en conséquences, sans parler d’intervention après séisme avec les navires disponibles. Cette carte à été testée favorablement. Elle donne jusqu’à 50 degrés une bonne idée du Tilt de la station ainsi que la température à l’intérieur du capteur. Elle est pilotée par la CPU. Même si le magnétomètre interne à la particularité de s’auto calibrer, il faudra des études plus poussées pour maîtriser les perturbations engendrées par le déplacement des géophones pendant leur mise en place sur le fond.

• Recovery Aids

  VHF Radio Beacon w/ external antenna and direction finding capability
  internal strobes

Afin de minimiser le coût et le poids de la station, nous avons décidé de nous affranchir de la balise radio VHF ou du moins de son containeur en aluminium en ne gardant que l’électronique située désormais à l’intérieur de la sphère principale. Le bouchon pression qui commandait l’émission en surface est de fait supprimé améliorant fortement la fiabilité de l’ensemble. Seule l’antenne sera fixée sur le dessus de la sphère. Elle servira de support à un drapeau de repérage de couleur vive fluorescente.

LES BREVES :

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