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La radiosonde VAISALA RS92-KL

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Voir aussi : La "pile à eau" - La radiosonde VAISALA RS80-15L - La radiosonde VAISALA RS90-AL - Vol d'une radiosonde - L'écoute des radiosondes - Le radiosondage - La radiosonde VAISALA RS92-SGP - décodage des signaux d'une RS92KL -

Description

Vers 2004, la gamme des RS92, fabriquée par la firme finlandaise VAISALA, a remplacé la RS80 moins fiable et moins précise pour les mesures effectuées à haute altitude. La RS92-KL, utilisée encore fin 2014 par Wroclaw (SP), est compacte, possède une assez bonne autonomie et sa fréquence d'émission est relativement stable. Le modèle KL inclut un transpondeur VLF-UHF qui permet la localisation de la sonde à l'aide du système LORAN-C. En même temps que les signaux LORAN-C de 100 kHz, ce transpondeur retransmet parfois vers le sol les signaux en AM des émetteurs puissants (Europe 1, par exemple) selon la région où l'on se trouve. Ce phénomène n'est pas gênant et peut même être exploité pour repérer plus facilement la radiosonde et relever sa direction.
Le boîtier des RS92 est compact et lisse. Une ficelle fine non retordue d'une longueur supérieure à 20 mètres le rattache au parachute. Cette grande longueur de ficelle permet d'atténuer les effets de balancement de la sonde et des turbulences se développant dans le sillage du ballon.
En cas d'atterrissage dans une forêt peu dense, le boîtier a de bonnes chances de traverser les branches alors que le parachute reste accroché dans les arbres. Après l'atterrissage la pile à eau peut être chaude et il y a des risques de fuite d'electrolyte (corrosif). Débrancher la pile après avoir enlevé son couvercle et l'emballer dans un sachet étanche. La pile ne peut pas être réutilisée.
La RS92-KL possède deux antennes : l'une en dessous du boîtier est taillée sur 403 MHz, l'autre placée au-dessus (c'est à dire entre le boîtier et le parachute) mesure environ 3,1m et sert pour la réception des émetteurs LORAN-C
A : antenne LORAN-C
B : capteur de température (thermocap)
C : capteurs d'hygrométrie (H-humicap)
D : antenne 403 MHz quart d'onde
La RS92-KL est nettement moins chère que la RS92-SGP mais également moins précise dans les mesures d'altitude et de déplacement horizontal. C'est aussi la dégradation de la réception des signaux LORAN dans certaines régions du globe par l'arrêt de certains émetteurs qui a poussé les services de radiosondage à se tourner vers les sondes utilisant le système GPS.
Le numéro de série imprimé sur l'étiquette collée à côté de l'antenne d'émission permet de connaître le jour de fabrication. Voir numéro de série.



Caractéristiques

Dimensions du boîtier : hauteur : 90mm (190mm avec le bras supportant les capteurs), largeur : 70mm, épaisseur : 75mm
Masse : 220g avec la "pile à eau"
Fréquence : ajustée avant le départ en fonction de la région. Exemple : Lyon vers 403-404 MHz, Nancy vers 404-405 MHz. Dérive de l'ordre de 100 à 200 kHz, saut de fréquence modéré au moment de l'impact. Comme la bande de fréquence utilisée est large (plus de 100kHz) l'effet de la dérive de fréquence est peu gênant.
Alimentation : 19V consommation environ 110mA. Pile "séche" activée à l'eau quelques minutes avant l'utilisation. Le bloc de pile est immergé dans un récipient plein d'eau pendant 5 mn puis égoutté.
Autonomie : garantie 135mn mais supérieure à 4h en pratique. Voir ci-dessous.
Modulation : WFM. Succession de notes musicales avec une période de 1 seconde et bruits divers s'étalant sur toute la bande passante. Le transpondeur VLF-UHF retransmet souvent les émissions de radiodiffusion situées à proximité de 100 kHz (voir plus haut) au même titre que le crépitement régulier des signaux LORAN-C. Voir ci-dessous des échantillons sonores. ainsi que la page décodage des signaux d'une RS92KL. . Lorsque la tension des piles baisse, la fréquence devient instable, la modulation se modifie en devenant plus rauque, elle peut aussi disparaître et il ne reste alors que la porteuse.
Puissance d'émission : supérieure à 200 mW
Capteurs : PTU. La mesure d'hygrométrie relative utilise deux capteurs alternativement, l'un est réchauffé électriquement quand l'autre est utilisé. Le bras qui supporte les capteurs de température et d'hygrométrie est une lame qui sort du boîtier. La sonde de température est un fil très fin et fragile.

Le site de VAISALA offre peu d'information sur la RS92-KL.

Parachute et vitesse de chute
De forme ronde à 6 suspentes. Diamètre : 103cm constitué d'un film plastique de couleur rouge-orangée visible de loin. Il est accroché très près du ballon. La vitesse de chute après stabilisation est de l'ordre de 140 à 500 m/mn selon les restes d'enveloppe et la façon dont le parachute est déployé.
A : reste de l'enveloppe du ballon
B : parachute
C : anneau distanceur des suspentes pour éviter le vrillage
D : ficelle de 26m reliée au boîtier




Photos

A : antenne émetteur 403 MHz  Tx : émetteur 403 MHz et ses selfs imprimées  L : antenne Loran-C  C : bras portant les capteurs T et U		A : connecteur d'alimentation  C : bras portant les capteurs T et U  P : capteur de pression  M : platine de la télémesure

Modulation

Enregistrements effectués lors de l'écoute d'une RS92-KL en vol, altitude d'environ 20000m.
1) en modulation d'amplitude (AM)
- retransmission des signaux LORAN-C ( 404,175 MHz)
- retransmission d'une station de radiodiffusion GO (183kHz) ( 404,110 MHz) audible sur une large bande de fréquences
- signaux de télémesure seuls ( 404,140 MHz)
2) en FM large (WFM)
- signaux de télémesure seuls ( 404,430 MHz)
- signaux de télémesure et station de radiodiffusion ( 404,440 MHz)
3) écoute des tons musicaux en AM, SSB, NFM, WFM
Signes particuliers : tons musicaux, crépitements du Loran-C. Modulation facile à reconnaître s'étalant sur plus de 100kHz en AM

La chasse aux RS92-KL

L'autonomie des KL est limitée à 5 ou 6 heures, ce qui signifie que le temps consacré à la chasse ne pourra guère dépasser 3 heures. Avant que l'émetteur cesse de fonctionner, la fréquence devient instable, la modulation disparaît et il reste une porteuse éventuellement modulée par une station de radiodiffusion ou par les signaux LORAN-C (voir § ci-dessous), puis, quelques minutes avant la fin, un crépitement variable correspondant à des tentatives de remise en marche de l'émetteur. Le dernier acte de la vie de la KL dure environ de 5 à 10mn.
La meilleure solution consiste à travailler avec deux équipes dont les "relevés de perte", effectués lorsque la RS disparaît derrière l'horizon, vont se croiser en un endroit le plus précis possible.
Le décodage des KL est possible avec SondeMonitor. Son principal intérêt est de confirmer l'instant de l'éclatement du ballon, événement qui n'est pas toujours évident à l'oreille. L'observation de la courbe de pression permet également de se faire une idée de la vitesse de chute.
La modulation des KL est facile à repérer dans la bande et elle est très étalée, ce qui réduit l'influence des signaux perturbateurs puisque l'on peut choisir une autre fréquence pour écouter la KL. En vol, une des solutions est d'écouter le crépitement des signaux LORAN-C en AM.
La KL, grâce à son petit boîtier, se faufile plus facilement entre les branches d'arbre mais elle moins visible que les RS plus grosses. Le fil qui relie le boîtier au parachute est en matière synthétique multi-brins non retordu. Il est très robuste. Dans le cas d'une chute en forêt, on la retrouve souvent suspendue à quelques mètres de hauteur alors que le parachute est resté accroché dans les hautes branches d'un arbre.
La fréquence n'est pas stable comme celle des autres RS synthétisées mais ce n'est pas un gros inconvénient tant qu'elle est en l'air car la dérive (essentiellement due à la température) est lente et relativement faible par rapport à la largeur de bande occupée. Mais lorsque les piles s'épuisent la dérive peut dépasser 500 kHz. En cas de perte du signal il est nécessaire de balayer largement de part et d'autre de la dernière fréquence connue. Au moment de l'impact la fréquence peut sauter de 200 ou 300kHz surtout si le boîtier est posé à plat sur le sol.


Dérive en fréquence en fonction de la tension des piles

Un essai sur une RS92KL a donné les résultats représentés par la courbe ci-contre.
Quand la tension des piles baisse, la fréquence augmente lentement. La dérive peut atteindre 500 kHz avant que l'émetteur ne décroche.
En vert : la modulation est complète, avec les tons musicaux, le crépitement du Loran-C et l'éventuelle station GO de radiodiffusion.
Consommation : supérieure à 75mA.
En orange : les tons musicaux disparaissent, il reste la modulation de la station GO de radiodiffusion et les signaux Loran-C. La consommation tombe à 60mA
En rouge, il ne reste que la porteuse qui ne tarde pas à décrocher en dessous de 10,5 V (la tension nominale de la pile à eau est de 19V). Il arrive qu'on observe pendant quelques minutes des tentatives de redémarrage de l'émetteur se traduisant pas des claquements espacés de quelques secondes, des "piou-piou" d'oiseax ou un crépitement régulier à quelques Hz. L'arrêt total est imminent.


Autonomie constatée

Elle semble dépendre de la température ambiante, de la façon dont la pile a été hydratée...
- modulation complète (barres vertes du diagramme ci-dessus) : supérieure à 4h
- porteuse seule (barres oranges) : supérieure à 5h et pouvant dépasser 7h.
Exemples : Lyon (5h30,) - Trappes (5h20, 6h, 6h40) - Nancy (6h, 5h30, 5h40, ).
Avant de passer aux RS92-SGP, la station italienne de Cuneo-Levaldigi utilisait des KL dont l'autonomie ne dépassait pas la durée du vol. Il est possible qu'il s'agissait d'un dysfonctionnement du lanceur automatique qui n'injectait pas assez d'eau dans la pile à eau.