Les pilotes électroniques

Je ne citerai volontairement pas les marques, ni les dates précises, l'espionnage industriel étant actif, les divers pays et marques sortent des modèles équivalents presque en même temps, il est parfois difficile de savoir quel est l'innovateur et la date de mise sur le marché.

Le premier pilote électrique que je connaisse est anglais, suivi par un allemand. Ils sont apparus après la première guerre mondiale. Ils faisaient preuve d'une grande astuce, avec les moyens de l'époque. Un compas traditionnel de passerelle est modifié. Sur le pourtour de la grande rose de 25 cm de diamètre, est fixé un ergot. Le verre supérieur est percé pour recevoir un contact fixe et d'un contact mobile en fils d'or. L'écartement des contacts est réglable par un bras via une molette. Le fût du compas peut tourner. Le montage est étanche au liquide (de la glycérine) grâce à des joints cuir. Le bateau étant stable en cap, le compas est tourné pour que l'ergot soit à mi chemin des contacts. Quand le bateau dévie, un ergot fait contact et un des deux relais de télégraphe est actionné. C'est déjà un réglage de sensibilité. Ce relais en actionne un autre qui commande le moteur électrique de barre en tout ou rien. Rapidement un système genre métronome a été rajouté pour doser les petits coups de moteur de barre et diminuer les lacets. C'est l'introduction du deuxième réglage, le gain. Ce système marchait parfaitement sans la moindre électronique.

Toujours les mêmes contacts, mais entre les deux guerres, le métronome est remplacé par un amplificateur utilisant les nouveaux tubes à vide triodes, avec piles haute tension. Le gain est réglé par un rhéostat en série avec un condensateur. C'est l'introduction du réglage du temps de réponse.

Les cellules à tubes à vide se développent pendant la seconde la seconde guerre mondiale, profitant de l'esplosion technologique de l'électronique. Tous les belligérants sortent une application ingénieuse. La rose du compas est réalisée en verre mince, peinte en noir, avec un secteur transparent de largeur variable. Deux cellules sont placées sous la rose, éclairées par une ampoule. Quand la rose tourne, une cellule est plus éclairée que l'autre et déséquilibre un amplificateur. La sensibilité varie avec la position des ampoules. Une variante consiste à métalliser la rose et utiliser la réflexion.

Les pilotes électriques n'évoluent plus très vite, ils sont très onéreux, utilisés seulement sur les gros bateaux et en secours, le pilote principal étant gyroscopique.

Même système, mais pour les petites roses adaptées à la plaisance, avec un montage à transistor apparu vers 1965.

Idem, mais la rose est en plastique polarisé, des polariseurs croisés sont placés sur les cellules. La performance est identique, mais les circuits intégrés vers 1975 offrent plus de souplesse et un prix en forte baisse.

Géniale innovation qui se répand vers 1980. Il n'y a plus besoin de rose mobile, le système est statique, et en association avec un microcontrôleur, le résultat devient parfait pour un prix très correct. Le comportement du bateau est analysé et le pilote s'adapte à l'état de la mer. Le fluxgate est tellement astucieux qu'il mérite un chapitre à part.

Après 1990, le système s'améliore encore sur les hauts de gamme, avec l'accéléromètre statique qui détecte le moindre début de changement de cap. Ce sont des gyromètres statiques (indicateurs d'accélération angulaires), évoqués plus loin. De petits systèmes experts permettent d'approcher la perfection.

Plaçons un barreau de ferrite Est-Ouest, il est perpendiculaire au champ magnétique terrestre. Quelques spires de fils enroulées sur le barreau sont alimentées par un oscillateur sinusoïdal en moyenne fréquence. Une autre bobine identique, sur ce barreau, sert de récepteur. Le signal reçu sur la bobine de réception est une sinusoïde identique à celle émise, à l'hystérésis près. Si le champ d'émission augmente, la ferrite sature et la sinusoïde reçue commence à s'aplatir symétriquement. En approchant un aimant d'une extrémité du barreau la saturation change, une alternance est plus saturée que l'autre. Même effet en tournant le barreau, le champ terrestre déforme le signal reçu. Il est donc possible de trouver la direction Nord-Sud, au moment ou la sinusoïde reçue est la plus dissymétrique. Un seul barreau permet de déterminer l'écart au Nord (0 à 180 °) mais pas le sens E ou W. Si l'on monte deux barreaux identiques perpendiculaires, l'analyse des deux signaux permet de déterminer le cap magnétique de manière statique en levant l'incertitude. C'est exactement ainsi que marche le fluxgate.

Huit bobines identiques sont enroulées sur un petit tore (deux demi tores collés). Quatre bobines en série constituent l'émetteur. Les bobines de réception du signal sont intercalées, deux fois deux bobines en série sur deux diamètres perpendiculaires. Les deux bobines de réception ont une extrémité reliée à la masse, les points chauds alimentent un multiplexeur. La lecture des deux signaux se fait séquentiellement sur les bobines. Un petit microprocesseur gère tout cela simplement et peut donner le cap à une fraction de degré près.
Détail de la mesure. Chacun des deux signaux des axes perpendiculaires est envoyé sur deux redresseurs sans seuils (un simple amplificateur opérationnel), suivi de deux intégrateurs (condensateur et résistance). La somme des parties positives et négatives filtrée par un passe-bas donne le signal utile dont le sens et l'amplitude est fonction du cosinus à l'écart au Nord. Une autre solution est de faire la mesure de crête, syncho sur le front de la fréquence double de l'excitation.

La résolution de la position se fait par comparaison à une table angulaire (look-up table). Une table approximative est préchargée par défaut à la première mise en route du pilote, puis optimisée par la procédure classique d'alignement consistant à faire un tour le plus régulièrement possible en trois minutes. Il faut réaliser la procédure sans vent ni clapot, la précision finale en dépend.

Remarque :
Ce système de fluxgate est parfait et très fiable, la panne la plus classique étant la rupture des petits fils souples reliant le fluxgate monté sur cardan à son boîtier. Pensez-y si vous avez une panne, c'est la cause la plus probable, la suivante étant toujours un problème de connectique ou de fils cassés ou oxydés. L'électronique est très rarement en cause sauf pour la partie puissance, traitée dans le chapitre suivant.

Il faut réfléchir et décomposer le problème en éléments indépendants pour savoir si cette réalisation est à votre portée. Nous allons fixer trois étapes
Le fluxgate est son exploitation, affichage du cap, je lui consacre un chapitre spécial.
La mécanique du pilote. Choix du moteur à chaîne et câbles ou du vérin électrique, mise au point de l'embrayage mécanique, ou choix de l'hydraulique. Montage du feedback. Cette étape est simple, avec un peu de mécanique, et un peu de stratification.
Le logiciel du pilote. C'est un gros morceau, il faut bien réfléchir. Vous obtiendrez rapidement un pilote médiocre qui tient le cap en pompant, mais ne rêvez pas trop, pour obtenir les performances d'un pilote haut de gamme commercial, il faudra consacrer des milliers d'heures au soft. Ne sous estimez pas ce problème, il faut une grande expérience et beaucoup d'essais en mer si vous envisagez aussi le système 'Homme à la mer"avec le système expert qui essaye de tenir le bateau. Le hardware ne pose aucun problème, c'est une carte microcontrôleur avec affichage standard, j'en parlerai avec le Navtex.

Toute cette page est simplement une présentation de la technologie des pilotes. Ce chapitre est très différent, il vous montrera un problème que vous n'avez pas perçu si vous n'avez pas encore eu la panne et si nous n'avez jamais fait de bilan énergétique des équipements du bateau.

L'embrayage électrique est très pratique, avec un simple contact sur un bouton, le dispositif est immédiatement actif. Ce bon système à toutefois deux énormes inconvénients sur un voilier.

L'embrayage électrique à une consommation permanente quand le pilote est enclenché, comme si le réfrigérateur ne suffisait pas pour ruiner vos batteries sous voile. Un embrayage récent consomme de l'ordre de 0.5 ampère (Autohelm Sail Pilot), c'est parfois plus supérieur à ce que consomme le pilote et son moteur sur un bateau bien réglé !

Cet embrayage constitué par un empilement de disques Ferrodo comprimés par un électro-aimant réserve beaucoup de mauvaises surprises, la plus fréquente étant de griller la bobine avec coupure si vous avez de la chance ou pire de brûler. C'est une cause de panne très fréquente, la suivante étant de griller les transistors de puissance à cause d'un blocage de ce vérin. Si vous voulez fiabiliser votre pilote, il est utile de supprimer ce dispositif médiocre avant la panne, et d'adapter un embrayage mécanique comme décrit. Il est simple de bloquer définitivement l'embrayage d'origine en boulonnant les flasques, le démontage de la mécanique est aisé. Attendez la fin de garantie pour modifier votre pilote, sauf si vous partez pour une grande croisière.

Détails de la transformation de l'embrayage électrique en embrayage mécanique

Dans cette première version ce document, je me contenterai de vous exposer les principes, si nécessaire j'ajouterai ultérieurement les plans mécaniques si je n'ai pas été assez clair.

L'idée est ici !
Supprimer l'embrayage électrique existant en le débranchant et en le bloquant définitivement, puis installer un embrayage mécanique très simple, et de grande fiabilité, commandé par un bout et un taquet coinceur.

"Tire la bobinette et le chevillette chera..." Note culturelle : Charles Perrault, dans"Le Petit Chaperon Rouge"emploie une forme obsolète, aujourd'hui, nous dirions évidement"choira", mais c'est moins joli, n'est-il pas ?

Au lieu de raccorder directement la mécanique, vérin ou câbles tirés par chaîne à une biellette ou un secteur solidaire de l'axe de barre, raccordez-la à un secteur tournant librement autour de l'axe sur une bague téflon. Cette pièce n'exerce aucune perte par frottements, la barre reste très douce quand le pilote est non enclenché.
Sous ce plateau libre, montez un plateau ou un bras solidaire de l'axe.
Toute l'astuce st de prévoir un cran sur l'un des plateaux dans lequel viendra s'enficher un doigt solidaire de l'autre plateau.
Quand le doigt est en place, le deux plateaux sont solidaires, quand le doigt est libéré, les plateaux sont désolidarisés et la barre est libre. Ce doigt est simplement forcé en place par un ressort, quand les deux plateaux sont en face il les verrouille. Pour débrayer il suffît de tirer sur ce doigt qui comprend un anneau relié à un câble acier ou textile. Ce câble passe par des une poulie et sort dans le cockpit. Il est bordé à la main et bloqué par un taquet coinceur. Suivant le montage, la traction peut soit embrayer, soir débrayer, ce qui ne change rien au principe.
Ce même câble actionneur commande le switch de mise en marche du pilote, par une came rappelée par un ressort, servant de support à une poulie de renvoi. Il n'y a même plus à sortir la télécommande, pour enclencher déclencher le pilote.
Cette petite modification bien faite ne tombera jamais en panne, elle vous évitera de griller votre pilote et économisera beaucoup vos batteries.

Une variante consiste à monter le support du pilote sur un chariot de grand voile circulant librement sur un morceau de rail. L'enclenchement du pilote consiste à raidir un bout bloquant le chariot au milieu.

J'espère avoir été assez clair pour vous laisser imaginer le détail du dispositif pratique qui doit être le plus rustique possible, ce n'est pas compliqué, le tout est de comprendre l'intérêt du dispositif.

Il est beaucoup plus difficile d'utiliser ce dispositif sur un catamaran dont les safrans sont commandés par vérins indépendants. Si un bras de structure n'existe pas au niveaux des axes de barre, il existe une solution avec palonniers en croix, liaison par câbles monobrins (rod). Il faudra prévoir des réglages, le parallélisme des safrans est très délicat à assurer avec jeux et les usures. Cette méthode offre l'avantage de pouvoir utiliser deux vérins en parallèle au lieu du montage série au parallélisme inréglable. Dans ce cas les vérins sont parfois dédoublés : vérins de barre et vérin (unique de pilote), mais les pertes par frottements sont importantes.

De nombreux bons pilotes fonctionnent mal et pompent brutalement à cause de jeux trop importants, liés à un mauvais montage. Il faut minimiser toute cause de jeu sur la liaison mécanique et vérifier en forçant sur la barre, pilote enclenché, que le système est assez rigide. cela demande parfois de renforcer très sérieusement renvois et fixations d'origine.

Dans tout pilote il y a un feedback. C'est simplement la recopie de la position de la barre, que le pilote doit connaître pour doser son action. Les systèmes utilisés sont :
° Pour les bas de gammes, simple potentiomètre médiocre, le curseur tournant de 270° pour la course totale. C'est rustique mais peu fiable, la piste carbone s'encrasse et se craquelle à l'usage. Les pistes plastiques sont plus fiables. Si vous le changez, prenez un potentiomètre de qualité, un Bourns par exemple.
° Les dispositifs optiques à polaroid sont passés de mode car la poussière d'usure salit le disque et dégrade progressivement la mesure.
° Les capteurs magnétiques à effet Hall sont beaucoup plus sûrs si le boîtier a des paliers de qualité, ils ne se dégradent pas. Je détaillerai cette partie dans la page sur les girouettes-anémomètres, c'est le même problème de mesure d'angle.

Ce feedback peut contenir aussi les fins de course électriques, pour éviter le dépassement des butées. Souvent, les fins de course sont supprimées par économie, une surconsommation du moteur est alors détectée et considérée comme la position extrême, la commande est coupée au bout de quelques secondes. Cette solution rustique est n'est pas favorable pour les économies d'énergie.

° Pilotes inboard, avec éléments séparés.
Le feedback se présente comme un boîtier léger indépendant, avec un bras relié par tringle à rotule à un bras sur l'axe de barre. Les deux bras doivent rester parallèles. Il est relié par un câble trois fils au bloc électronique.
° Petits pilotes compacts monoblocs.
Les systèmes à vérin utilisant une vis à circulation de billes ont deux systèmes possibles.
Soit un câble fin, fixé à l'extrémité du piston, entraînant une poulie et tendu par un ressort. Ce câble a une durée de vie limitée, c'est une panne très classique des anciens matériels.
Soit un réducteur à pignons plastiques couplé au moteur.
Dans les deux cas des petits pilotes, ces matériels recherchent un prix minimal et utilisent le potentiomètre.

Un petit coup de soudure sous une bonne loupe, un renforcement au joint silicone, et il est reparti pour 50 ans. Il se trouve aussi en pièce détachée à un prix acceptable. Le plomb inférieur est le lest pour le cardan.

Pour commencer votre pilote maison, vous pouvez commencer par fabriquer le capteur avec deux barreaux discrets perpendiculaires, c'est simple, mais si vous en récupérez un tout fait d'une marque quelconque, c'est plus facile. Une réalisation amateur ne sera jamais aussi petite. Un tel fluxgate associé à une électronique soignée, vous sortira une résolution d'un dixième de degré, c'est mieux que nos besoins.
Vous avez remarqué que le montage est fait sur une jolie équerre en plexiglas, je vous avais bien dit dans ma page hublots, qu'il fallait récupérer des chutes quand vous allez faire tailler vos panneaux… Le couvercle est superbe et parfaitement étanche, il provient d'un bouchon de bombe insecticide.

Choix de la bonne ferrite
Si vous réalisez un fluxgate, à barreaux ou à demi tores, choisissez bien votre ferrite, pour qu'elle sature au champ terrestre, qui est très faible, de 0.5 Gauss. Une ferrite récupérée sur le cadre d'un poste à transistors ne convient pas du tout.

Extension du dispositif
Les plus curieux ont compris que ce dispositif pouvait donner d'autres informations. Si vous utilisez trois barreaux, non coplanaires, vous pouvez aussi mesurer la composante verticale du champ terrestre. Vous obtiendrez laborieusement un clinomètre deux directions, pour afficher en prime l'angle de roulis (la gîte) et l'angle de tangage (ma thèse sur la RMN pour la mesure des champs magnétiques a laissé des traces…). J'ai abandonné cette mauvaise approche dans le système expert pour l'homme à la mer pour lui préférer une estimation de la gîte par analyse de la girouette anémomètre via le bus NMEA.

Il faut commencer par cette étape. Les plus frileux achèterons le compas tout fait, avec son affichage. Il existe des modèles très corrects à moins de 200 €, qui donnent le degré. Attention, ces compas ne sortent pas le résultat sur un bus, il faudra donc refaire l'électronique car beaucoup ont un processeur dont le programme n'est pas lisible de l'extérieur. Si vous ne maîtrisez pas les techniques d'ingénierie inversée (reverse systems ingineering), vous n'en ferez pas grand chose. De toute manière, même si vous sortiez le cap au degré, vous ne pourriez pas faire un très bon pilote, il faut une meilleure résolution. Le fluxgate peut le faire mais le soft ne l'exploite pas. L'avantage pédagogique est certain, vous pourrez analyser les signaux à l'oscilloscope et comprendre ainsi les astuces de l'exploitation. Si cette parie éveille des intérêts et que les lecteurs éprouvent des difficulté de mise au point, je pourrai faire une page spéciale très technique, avec les signaux sur le fluxgate, le hardware, et le soft, mais je pense que la plupart des lecteurs est capable se réaliser cela avec les informations précédentes.

Faut-il faire une carte indépendante pour le fluxgate avec son propre processeur, ou laisser le soft et le hard de la carte principale gérer ce sous ensemble ?
Si vous n'avez pas d'expérience sur ces systèmes, sans hésiter la première solution. Un très petit microcontrôleur suffit pour cette petite application. Il vaut mieux diviser les difficultés. La petite carte de gestion du fluxgate est installée dans la boite du fluxgate, l'ensemble étant placé au fond d'un coffre loin de la caisse à outil et des conserves en fer. La liaison avec le calculateur se fait avec un fil à deux paires torsadées, indispensable pour ne pas fausser le champ. Une paire véhicule l'alimentation 12 volts, l'autre est un bus CAN (c'est le seul bon choix possible !).
Détail logiciel La carte fluxgate est passive, si on ne l'appelle pas elle ne dit rien et le bus est calme.
Sur le bus se trouvent le répétiteur de compas, lui même piloté par une petite carte contrôleur très simple et la grosse carte pilote. Ces deux cartes sont maîtres, elles génèrent un ordre de demande de cap, le fluxgate répond.
La carte fluxgate sait interpréter plusieurs ordres, dont voici les principaux :
Envoi cap, c'est évident
Fixe format, pour régler la résolution du message.
Filtre, pour modifier les algorithmes de filtration.
Passage en procédure d'auto calibration.
Avec l'expérience vous en ajouterez d'autres.
Pour ne pas trop alourdir, il ne me semble pas utile de mettre oscillogrammes et logiciel, c'est très long à mettre en forme…

Beaucoup de plaisanciers ont au fond de la table à carte un très bon compas de relèvement Autohelm. Ce matériel est très bien conçu et fonctionne à le perfection. Il mémorise les relèvements, la pile dure de nombreuses saisons et son prix de 150 € est raisonnable. La question se pose alors de savoir s'il est possible d'en exploiter le fluxgate pour réaliser un pilote, si vous n'avez pas récupéré le compas sur cardan. Afin de vous éviter de détruire inutilement votre matériel, voici ce que vous auriez vu si vous aviez explosé votre compas.

Cette voie ne me semble donc pas réaliste, mais vous saurez au moins ce qu'il y a dans votre compas.

Avant de se lancer dans la réalisation du pilote auto, qui met en jeu des algorithmes complexes, il faut évidemment commencer par écrire le module logiciel de lecture du fluxgate. Le module tournera en permanence en tâche de fond. En position Stand-by, l'affichage indique en permanence le cap, pilote enclenché, le cap est remplacé par divers messages.

Son ergonomie a été d'abord inspirée de l'Autohelm 6000. que j'avais monté sur mon First 375 et qui marchait fort bien (après modification de l'embrayage). Le but n'était pas de faire une copie pirate, mais de réaliser une électronique originale plus performante. L'électronique est dérivée d'une carte que j'avais développée pour d'autres applications dans la famille 8051, puis adaptée à divers microcontrôleurs. Bien sûr, le bus est un NMEA 183, très répandu , mais les versions suivantes seront en NMEA 2000, et non ce stupide Seatalk propriétaire, j'en dirai plus sur ma page consacrée aux bus. Sur ce prototype, vous pouvez voir :

P2 est la carte principale qui lit le fluxgate, gère clavier, bus afficheur et puissance, et qui contient le système d'exploitation.
Vous reconnaissez facilement le fluxgate.
En dessous, monté sur une prise RS232 DB9, le prototype de l'interface de chargement pour relier un PC au bus. Cette version est améliorée en supprimant tous les fils, et en réalisant un pont en infrarouge.
En dessous, un répétiteur universel adaptable à tous les appareils. Il accepte les divers bus et sort vers des afficheurs, des claviers et tous les périphériques I2C (Inter Integrated Circuit Bus).

Son système expert se charge par un PC portable, pendant les phases de mise au point, dans la grosse flash eprom, directement par une liaison infrarouge et sans rien débrancher. Cette carte unique, (vous en voyez deux exemplaires de dessus et de dessous), vient se poser sur une carte support qui contient tous les départs de la connectique électrique et optique. La très grande capacité de calcul de cette carte permet de créer un pilote doué de facilités d'apprentissage, qui prend instantanément le relais du barreur en barrant presque aussi bien, et qui sait s'adapter à un changement brutal de voilure quand la grand voile est choquée et affalée pour prendre un ris par grosse mer.

Cette page a voulu rester générale, c'est pour cela qu'elle ne contient pour le moment ni schéma ni oscillogramme détaillé. Si des esprits curieux veulent aller plus loin, elle peut s'étendre, mais on va encore me reprocher de noyer le lecteur sous des détails techniques incompréhesibles

Cette carte va encore évoluer. Elle a un niveau de performances très élevé, mais la partie système expert va être transférée sur une carte PC indépendante.

Dans la carte pilote, ne restera que la gestion des capteurs fluxgate et angle de barre et une gestion simplifiée des fonctions de base du pilote, clavier, afficheur, accéléromètre, télécommande et gestion du bus (plus le moteur évidemment !). Le pilote pourra fonctionner totalement en autonome comme un pilote commercial haut de gamme, à possibilités d'apprentissage. Il est préférable de bien séparer les fonctions pour augmenter la fiabilité.

Une carte supplémentaire, mais accessoire, va prendre en charge la partie système expert optionnelle. Il s'agit d'une carte au format PC104 ou carte de crédit. C'est un PC complet, mais intégré dans une seule petite carte, qui gère un affichage quart de VGA (320*240 pixels), et un clavier sans fil avec trackball. L'ensemble est marinisé en boîtier blindé étanche. Quand il est mis en service, il supervise le pilote qui passe alors en mode esclave, en ne faisant que gérer son environnement. Le PC maître décide alors des actions du pilote. En coupant le maître, le pilote repasse immédiatement en mode autonome. Ce PC intégré complémentaire fait bien d'autres choses, en particulier en manipulant le bus NMEA 183 pour optimiser les affichages et en servant de cœur à la réception Navtex et fax.
Ces nouvelles cartes PC sont extraordinaires, elles ont toutes les caractéristiques d'un PC de bureau, acceptent les disques durs et les Zip Ioméga, les links infrarouge… Elles existent dans toutes les versions depuis le vieux 80286 au Pentium 3.
J'en reparlerai dans la page Navtex.
Les PalmTops deviennent très performants et abordables. Ils deviennent une alternative intéressante aux cartes PC.

Un petit chapitre destiné à ceux qui n'ont jamais touché les réglages d'origine ou qui changent les valeurs au hasard sans bien comprendre l'influence. Je ne parle que des réglages de base des petits pilotes.

Il dose la réaction en fonction de l'écart. Beaucoup de gain produit de grands coups de barre, le bateau reste plus près du cap de consigne mais pompe en permanence, forte consommation

Introduit un facteur retard dans la réponse. Par mer agité, le bateau embarde et oscille naturellement autour d'un cap moyen. Augmenter l'embardée équivaut à filtrer l'écart de cap pour faire une moyenne, mais avec un retard (filtre passe bas). La réponse est plus molle mais la barre est moins sollicitée

Introduit un déséquilibre de la réponse en décalant le point d'équilibre. Réaction différente à l'abattée ou à l'aulofée, mais attention, il faut l'inverser au virement de bord. Laisser au zéro si le bateau est équilibré.

Le fluxgate est désactivé et le pilote se verrouille au vent apparent. Très dangereux en naviguant dans les cailloux avec des revolins, les changements de caps sont intempestifs.

Si le pilote dispose d'un affichage de cap, vous devez l'étalonner. Tous les pilotes ont ce réglage plus ou moins bien documenté. Il n'est pas utile de faire une compensation complète qui sera traitée en page compas (si votre compas est monté dans un coffre loin du moteur et de masses métalliques, conserves, outils...). Il existe souvent une procédure d'autocalibration, mais elle demande de faire un tour très lentement en zone parfaitement calme. Naviguez ensuite sur un alignement connu et vérifiez l'offset pour obtenir un affichage acceptable à tous les caps.

Le réglage soigneux est indispensable, une fois pour toute à l'installation, pour arrêter le moteur bien avant les butées mécaniques, le pilote ne doit jamais se retrouver en barre toute, cela signifierait un réglage désastreux du bateau. La course sera inférieure aux 2/3 du débattement mécanique, le zéro bien réglé pour marcher droit, en vitesse de croisière au moteur sans vent.

Conseil sécurité :
Ne couplez jamais le GPS au pilote automatique près des cailloux, un décrochage pourrait être fatal !
Il faut s'assurer que votre pilote réagit normalement en cas de perte de l'information GPS. Il doit alors émettre des bips d'alarme demandant acquittement, avec message flashant"data lost"et conserver le dernier cap.
Tous les pilotes ne le font pas et peuvent avoir un comportement inattendu. Le test est simple. Naviguez sur un waypoint, puis coupez le GPS en observant le comportement.

Pour comprendre comment marche un accéléromètre, imaginez l'expérience suivante. Dans une cabine d'ascenseur un ressort est accroché au plafond, tendu par un poids.
Quand l'ascenseur commence à monter, l'accélération augmente, le ressort s'étire, les filles perdent leur culotte.
Quand l'ascenseur commence à descendre, l'accélération diminue, le ressort se raccourcit.
Quand la cabine est à vitesse constante (ou arrêtée), le ressort garde sa longueur moyenne.
(Remarque : Si la cabine est en chute libre, les passagers flottent avec grâce, mais pas longtemps).
En mesurant la longueur du ressort avec une règle graduée en m/s², vous avez un accéléromètre, le zéro correspondant à l'accélération de la pesanteur soit 9.81 m/s² sur terre.
Il existe depuis une dizaine d'années de petits accéléromètres à coût acceptable. Il existe plusieurs grands principes :
Muruta produit le Gyrostar, un prisme excité par piézo, utilisant la force de Coriolis qui donne trois vitesses angulaires. Voici un document <Gyrostar.pdf> , de 12 koctets éclairant un peu ce principe.

Les autres fabricants utilisent des lames ou poutres vibrantes donnant des accélérations perpendiculaires aux plans de vibration. Un barreau vibrant lesté, est excité par un piezo, un deuxième piezo collé sur la face opposée de la lamelle recueille le signal de vibration. En cas d'accélération perpendiculaire au plan de la lame, la sinusoïde reçue est déformée, le mouvement étant accéléré dans le sens du déplacement, freiné dans l'autre. Les signaux excitation et réponse son combinés dans un soustracteur, une manipulation donne un signal qui pilote un convertisseur à PWM (Pulse Width Modulation). Le rapport cyclique variable donne l'accélération. D'autres systèmes utilisent une masse en suspension élastique (comme pour l'ascenseur) dont le déplacement change la valeur d'une capacité, le résultat est identique. La vibration est ajoutée car il est plus aisé de manipuler des signaux alternatif que des signaux continus très faibles à cause des problèmes de dérive et de bruit.
La difficulté était de réaliser des petits circuits hybrides à faible coût. Ces produits sont parfaitement au point est les sorties sont faciles à traiter par un petit contrôleur. Il existe de nombreuses variantes, je cite quelques adresses dans les liens. Si vous ne voulez pas utiliser un produit commercial, la réalisation amateur d'une poutre vibrante est simple (seulement si la miniaturisation n'est pas recherchée).
Ce sont les développements du GPS embarqué en automobile et du déclencheur d'airbags qui ont permis de lancer ce composant à faible coût (il est même présent dans les petits hélicoptères télécommandés).
L'exploitation des divers types d'accéléromètres est équivalente, l'intégration d'une accélération donnant une vitesse, l'intégration d'une vitesse donnant une distance (par rapport au temps).

Pour préciser la terminologie un peu confuse :
Gyrostar est le produit commercial de Murata.
Un gyrostat (du grec guros, cercle)est un mobile en rotation axiale, comme par exemple une toupie.
Un gyroscope est un dispositif utilisant les effets de précession d'un gyrostat qui maintient un axe stellaire et réagit aux accélérations.

Après ce chapitre culturel, vous vous demandez bien pourquoi je vous ai parlé d'accéléromètres.
Il y a une raison, sur nos pilotes modernes c'est un dispositif très utile pour détecter tout début de changement de cap et permettre une correction rapide. Ce n'est pas un gadget mais une option intéressante, même si elle est vendue un peu cher pour un simple composant à 10 €, mais il faut amortir l'étude du pilote !

In French on dit aussi"Foire aux questions", par chance les initiales FAQ sont identiques, c'est fou non ?

J'ai mon pilote installé en fixe depuis plusieurs années et je n'ai jamais eu de panne, j'en suis très content, pourquoi irais-je l'abîmer inutilement ? Dans ce cas, ne changez, rien, il y en même qui gagnent au loto. Du moment que l'énergie n'est pas votre problème, si vous ne faites que des petites sorties, ne touchez surtout à rien ! Comme le disait notre ancien grand président de la république, Félix Faure, mort au champ d'honneur, à qui l'on présentait un élève africain :"C'est vous le nègre ? Continuez ! …"

Je voudrais monter le pilote dans le compartiment arrière, mais l'axe de la barre franche est dans un tube epoxy, non accessible. C'est un problème fréquent. L'axe du gouvernail est tenu à la base et au niveau du pont par deux solides bagues stratifiées. Pour simplifier les problèmes d'étanchéité, les chantiers montent souvent un tube PVC qui relie les deux paliers et qui est ensuite stratifié. Il n'a pas de rôle mécanique. Vous pouvez dans ce cas déposer l'axe, scier le tube plastique près du pont pour dégager une dizaine de centimètres, quitte à remettre une bague ertalon (pas de Téflon qui gonfle à l'eau) avec épaulement et stratifier un raidisseur pour maintenir le haut du tube.
Astuce !
Vous pouvez déposer et reposer votre gouvernail sans tirer à sec si vous avez un gouvernail suspendu (sans aileron avec bague à la base). Récupérez un vieux morceau de filet solide, passez le sous le gouvernail, amarré aux taquets arrières. Défaites la barre franche, le gouvernail tombe, vous le laissez descendre de 30 cm pour faire les travaux de tronçonnage de la gaine, puis vous le remontez en raidissant le filet.

Non, le système perdrait toute fiabilité. Il est très utile d'avoir un portable pour télécharger des modules à tester en conditions réelles, mais le pilote doit tourner sur une carte soignée en boite blindée. Le système complet nécessite beaucoup d'entrées sorties de tous formats, impossibles à intégrer avec un PC. Toutefois un PalmTop, avec microcontrôleur en interface semble une solution expérimentalle fiable, le temps de mettre le soft dans une carte dédiée.

Cela ressemble à un gag, mais pourtant... Le vérin est constitué par une vis tournant sur une bague avec circulation de billes pour diminuer les frottements. Cet ensemble est graissé et huilé d'origine, mais l'étanchéité n'est pas très bonne, les joints s'usent et fuient. N'hésitez pas à démonter, le système est rustique et il est simple de remplacer joints et lubrifiant. Sans cette précaution il y aura rapidement grippage. Pensez à graisser la vis du pilote et il marchera longtemps .
Quand le bateau est doux et bien réglé, la consommation s'écroule et la fiabilité augmente.

Pilote électrique ou mécanique ? Dans la démarche de choix d'un pilote, il faut réfléchir à la solution la mieux adaptée à son bateau et son programme. Il faut impérativement penser aussi à la solution mécanique.

Le pilote électrique fonctionne bien si l'énergie électrique est abondante, ce n'est pas toujours simple pour de grandes navigations. Son deuxième problème est la fiabilité, il peut être impossible de se dépanner dans un mouillage du bout du monde. Un pilote électrique comporte beaucoup trop de pièces fragiles, dont vous ne comprenez pas la fonction et impossibles à remplacer pour le plaisancier de base.

Le pilote mécanique à une supériorité absolue pour les grandes traites sous voiles. Il ne consomme rien, barre à la perfection une fois réglé, et se dépanne quel que soit le problème. Les modèles leaders sont des merveilles d'ingéniosité et de simplicité, toutes les pièces sont simples faciles à remplacer et une défaillance est détectée et réparée immédiatement. En regardant le pilote, vous comprenez la fonction de chaque élément et vous avez la maîtrise totale du produit. Les seules pièces qui s'usent ou se cassent sont les pales aérienne et immergée et les bouts qui s'usent. Tout cela se bricole simplement, les pièces majeures n'auront jamais de défaillance.

En résumé, si votre programme de navigation comporte des week-ends en côtière et un mois de vacances avec deux ou trois nuits au large, n'hésitez pas, prenez un électrique, consommation et fiabilité n'ont aucune importance.

Si vous faites de la grande croisière, un bon pilote mécanique sera votre pilote principal, l'électrique ne le secondant que dans les calmes au moteur. Il barrera pour vous pendant des dizaines de milliers de miles sans jamais vous lâcher, c'est un compagnon fidèle et infatigable.

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