Du fait des mouvements des plaques tectoniques, la terre tremble en permanence. Tout un chacun peut, avec des moyens modestes, enregistrer les séismes. Il n'est pas de ma prétention d'affirmer que les résultats que vous obtiendrez rivaliseront avec les instituts de recherche. Mais l'expérimentation présentée permet d'enregistrer et de relire des courbes issues des séismes.

Pour enregistrer les séismes il faut, un capteur, un amplificateur et un enregistreur de données.

Le capteur que j'utilise est du type Lehman, du nom de l'universitaire américain qui fit, le premier, la description d'un capteur expérimental à la portée du néophyte. Pour obtenir l'article en anglais, sur la toile, tapez dans votre moteur de recherche " sensor lehman".

Sur la photo:

L'auteur de ce site, le capteur, l'ordinateur. C'est un Toshiba 486 avec 1 Mo de ram est un disque dur de 20 Mo, la photo date du lendemain du tristement célèbre séisme d'Izmit en Turquie.

La reprise d'écran montre la courbe du séisme d'Izmit en Turquie, le convertisseur analogique numérique est en 8bits (256 niveaux d'échantillonnages), le programme à ce moment là était en quickbasic de Microsoft.

Pour l'assemblage purement mécanique du capteur, je suis passé par le montage en tubes carrés soudés. Le capteur fut ainsi réalisé avec les élèves de la section carrosserie automobile au Lycée Technique Professionnel Saint Louis à la Roche sur Yon. (Merci Michel ! ). Tout est envisageable, pour peu que l'on respecte la rigidité de l'ensemble.

Pour l'enregistrement, j'utilise un micro-ordinateur P.C. Celui-ci pilote une interface analogique numérique. Les données sont stockées sur le disque dur. Il suffit ensuite, grâce à un logiciel approprié de relire les courbes.

Lisez attentivement tous les articles techniques, en vous documentant abondamment, franchissez la porte de nos instituts de recherches et posez des questions aux spécialistes, naviguez sur internet en utilisant comme mot clef de recherche, séismes, capteurs, tectoniques des plaques, les sites abondent. Les sites universitaires tel que celui de Strasbourg , permettront aux physiciens et mathématiciens, d'avoir les réponses les plus pointues. La toile du Québec présente un site très bien fait.

Le capteur.

Le capteur est constitué d'un socle très lourd et rigide, une plaque d'acier de 15 à 20 mm d'épaisseur du genre ancien marbre d'ajusteur en fonte ou un tablier porte étau de fraiseuse partant à la casse. Le socle est en contact avec le sol. Le socle est équipé trois points de réglage pour modifier son assiette. Sur le socle se trouve une potence en forme de "U" à l'envers, elle est soit soudée, soit boulonnée. Sur le haut de la potence, vient en liaison souple une corde à piano qui rejoint un tangon.

La longueur de la corde à piano peut être modifiée par un tendeur mécanique. Le tangon est terminé par un biseau, de sorte que le point de contact soit le plus réduit possible, en lame de couteau. Sur la partie basse du "U", un plan réglable permet le contact du biseau du tangon. La liaison entre la lame du tangon et la base de la potence se produit sur une vis dont la tête est préalablement surfacée à la lime ou au tour à métaux. La modification de la longueur de la vis, permet de varier l'angle entre le point de contact du tangon et la sortie de la corde à piano en haut de la potence. Le réglage de cette vis, ouvre ou ferme l'angle ainsi formé. La modification de cet angle permet de modifier la fréquence de résonance du sismographe. Sur le tangon est fixé un porte aimant en fer à cheval, les aimants viennent de récupération: soit sur des magnétrons hors service de fours à micro-ondes, à la casse chez un électroménagiste, soit des aimants venant d'une casse automobile, les haut-parleurs sont dans les portières. Ils sont munis de bagues magnétiques de 60mm de diamètre pour une épaisseur de 10 mm.

Pour la fabrication de la masse en plomb, en vert foncé sur le dessin, vous buvez, avec modération, le contenu à base de houblon d'une canette en acier. Vous coulez du plomb dedans, ATTENTION, la moindre particule d'humidité dans la canette provoque un puissant dégagement de vapeur d'eau, qui provoque des projections de plomb en fusion. TOUJOURS, gants en cuir, lunettes de meulage et masque en Plexiglas couvrant tout le visage, tablier en cuir ou en coton, travailler en extérieur, pas d'enfants autour de vous pendant cette opération. Laissez refroidir une nuit.

Le plomb est un métal toxique, vous coulez uniquement pour vos besoins, pas de rejet dans la nature !

Il est préférable de réaliser la masse en béton.Il faut prévoir un tube creux dans l'axe qui guidera le tangon.

Un manchon en P.V.C, ou un cylindre de bois, ( en gris sur le dessin ), éloigne l'extrémité du tangon du champ magnétique du frein de Foucault. Le frein de Foucault est constitué d'une plaque d'aluminium (en jaune sur le dessin) qui vient brasser le champ magnétique de deux gros aimants. Les bobines se trouvent dans les moteurs synchrones des programmateurs de machine à laver le linge ou la vaisselle. . Le moteur se présente sous forme d'un boîtier en acier à peine plus gros qu'une boite de cachous LAJAUNIE. Le moteur s'ouvre comme une huître, attention , le fil est très très fin, il ne faut pas abîmer le bobinage sous peine de coupure. La bobine présente à l'ohmmètre une résistance de l'ordre de 3 à 11 Kilo-ohms.

Le tangon:

Le "U" a une hauteur de l'ordre de 500 mm, le tangon est en acier de 8 à 10 mm de diamètre pour une longueur de 700 mm, le manchon en P.V.C. a une longueur de 300 mm, pour un diamètre de 30 à 40mm. Les cotes en longueurs ne sont pas critiques. Ménagez vous un espace de l'ordre de 50 mm entre le plan du socle et la barre horizontale dans le "U", qui maintien l'écrou de la vis de tangon.

Sur la photo , le porte aimants, la patte de renvoi de la corde à piano, la masse en plomb (jaune), le manchon en P.V.C. La bobine sur la photo a servi pendant des années, de fabrication artisanale, 10 000 tours de fil de cuivre, elle était suivie d'un amplificateur de thermocouple industriel permettant une sortie aux normes de l'industrie. Le plan de l'interface analogique numérique que j'utilisais alors, et qui fonctionne fort bien, se trouve dans le magazine Elektor , *CONVERTISSEUR A/N UNIVERSEL* numéro 99 pages 19 à 23, Septembre 1986 et janvier 1987 page 63.

Pied de réglage réalisé au tour à métaux.

Le frein de Foucault.

Au bout du manchon de P.V.C. est fixée une plaque d'aluminium. Le manchon de par sa longueur, isole le tangon de l'influence du champ magnétique du frein de Foucault. La plaque d'aluminium vient brasser le champ magnétique, il naît alors dans la plaque des courants qui s'opposent aux mouvements, le freinage très doux ainsi obtenu évite les longs amortissements qui nuisent à la qualité des enregistrements.

Maintenant j'utilise à la place des aimants un bain d'huile. La plaque plonge dans un petit bac, sur un centimètre de haut. J'utilise de l'huile de moteur automobile genre 20w40.

Le Schéma théorique.

Cliquez sur l'image pour agrandir.

Les 2 bobines du capteur comportent 25000 spires en fil de 10/100. Elles sont espacées d'environ 20 mm et sont montées en opposition de phase sur les 2 entrées + et - du 1er ampli IC1. L'aimant annulaire solidaire du bras mobile du sismographe se déplace entre les 2 bobines. Le signal est ensuite amplifié à nouveau par IC2 suivi du filtre passe-bas du 4ème ordre (IC3) de 24 db par octave dont la fréquence de coupure est d'environ 10 Hz. Le signal sorti du filtre, passe par un étage tampon IC4A suivi de l'ampli de sortie IC4B qui amène ce signal à un niveau correct en amplitude et offset pour attaquer le convertisseur A/N MAX187 de MAXIM. Les circuits IC6 et IC7 servent à éliminer le bruit. Ils se comportent un peu de la même façon qu'un squelch dans un récepteur radio. Les avantages par rapport à un réglage de seuil classique sont les suivants:

L'inconvénient de ces 2 système est qu'ils sont sensibles à la dérive du niveau 0 (ou du 2,5v) .Cet inconvénient se retrouve aussi lorsqu'on utilise une détection de seuil numérique ,après conversion A/N.

On peut supprimer momentanément l'action de détection par l'interrupteur DIP ou définitivement IC6 et IC7 sans inconvénients. Le circuit IC6 de détection commande IC7 qui est un optocoupleur avec sortie photodétection bilatérale symétrique, spécial pour commande de signaux analogiques bas niveau sans distorsion. Il peut être approvisionné chez FARNELL (code 326.689). Des essais avec d'autres modèles d'optocoupleurs n'ont pas fonctionné. IC6 et IC7 annulent le signal de sortie pendant la période de détection.

RÉGLAGES

Pendant les réglages, immobiliser le bras mobile du sismographe. Les potentiomètres P1 et P2 sont les potentiomètres d'offset de IC1 et IC2. Les ajuster en position médiane. Ajuster ensuite P1 pour obtenir 0 Volt au point A (borne de test) mettre P4 au maximum de gain ajuster P3 pour avoir une tension continue de 2,5 volt en sortie B. P3 et P4 interagissent. Réajuster P3 si on modifie le gain. Les résistances de 100 ohms au pied des bornes 6 et 7 de IC6 peuvent être modifiées en fonction du seuil de détection désiré. On utilise la borne 14 de la DB25 (tension fixe de 5 volts) pour alimenter le MAX187. La diode Schotky empêche l'entrée du convertisseur A/N de devenir négative. Elle a été choisie pour son très faible seuil; elle est du type MBR050L T1. On peut l'approvisionner chez FARNELL (code 708136).

Auteur Roland Massinot.

Une petite interface en 12 bits

Une autre interface, toujours en 12bits, en fait ce fut la première interface conçue par Roland Massinot. Allez à Mini-sismographe.

Nous travaillons avec une seule bobine, soit une 25000 tours en 30/100 eme de mm, soit 11000 tours en 30/100eme de mm,(modèle Lehman), soit avec une bobine de micromoteur synchrone pour programmateur de lave linge de marque Crouzet. Tout autre modèle de bobine peut convenir si il présente à la mesure plus de 8 Kilo-Ohms.

Les programmes.

L'enregistrement des données sismiques.

Le programme de sismographe SISMO.EXE permet l'enregistrement, sur une voie, des signaux sismiques. Il fonctionne sous Windows 95 et supérieur. Réalisé sous Visual Basic II de Microsoft.

L'interface est pilotée par le micro-ordinateur. Une D.L.L spécifique permet de piloter le port parallèle, cette interface se trouve sur le net, elle se nomme INPOUT.DLL, elle est en 16 bits, mais fonctionne sur des supports comme Windows 95, 98 et sur XP.

Pour les adeptes de QBASIC et de QUICK BASIC de Microsoft, elle permet d'utiliser une syntaxe du genre OUT (&h3f8) ou SignalSismo = INP (&h3f8). En quelque sorte, elle permet d'émuler le port série ou parallèle grâce à la "vieille" syntaxe de qbasic. Cette fonctionnalité n'étant pas présente dans VB2.

Chaque mesure est stockée dans un fichier est liée par la date et l'heure.

La vitesse de mesure va d'une mesure toute les 3 secondes à 10 mesures par seconde ( et plus selon le processeur et la carte mère) .

La lecture des courbes sismiques.

Le pendant du programme d'enregistrement est un programme de lecture LECTEUR.EXE. Programme indépendant qui permet de lire les courbes tout en laissant la partie enregistrement en fonction. Ce programme est simple, il permet de choisir la ou les courbes à lire (4 MAXIMUM). Il permet de calculer la distance à l'épicentre. Il permet de transformer les données numériques en image type *.BMP mode BitMap utilisé dans l'univers Microsoft.

Utilisation des programmes.

Ces deux programmes sont entièrement libres d'utilisation, mais il vous est fortement recommandé d'émettre votre avis, de participer à nos travaux, de bricoler, d'essayer, de donner de votre temps aux associations, de faire participer nos jeunes aux travers des associations, des écoles, collèges, lycées & universités. Si vous pratiquez comme nous la sismographie, n'hésitez pas à le faire savoir, bon nombre de professeurs de collèges ou de lycées se feront une joie de vous inviter, un cours sur la tectonique des plaques est bien plus vivant quand les élèves voient les appareils et les courbes.

L'ensemble se présente sous formes de fichiers "autoextractibles" en extension ".EXE" grace à WINZIP. Donc vous n'avez pas besoin de WINZIP ! En premier lieu cela s'installe sous

C:\sources sismographe\

Dans le répertoire "sources sismographe" exécutez les 5 fichiers, ils vont automatiquement se décomprésser en lieu et place, pour un bon fonctionnement.

Vous devez seulement créez un répertoire qui a pour nom, sans accent et en majuscules:

C:\SEISMES

Ne modifiez pas les chemins de décompression !

Téléchargement des programmes.