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La radiosonde MODEM type M2K2

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Voir aussi :  La radiosonde MODEM type GPSonde M10 - La radiosonde Geolink-Modem type GL-98 - Vol d'une radiosonde - L'écoute des radiosondes - Le radiosondage - 

MODEM

Meteo-MODEM est issu de la société française d'ingénierie Geolink fondée en 1991 qui s'est spécialisée à partir de 1994 dans la conception et la commercialisation de matériel météorologique et en particulier de radiosondage : radiosondes et stations de radiosondage, lanceur automatique "Robotsonde", dérouleurs et parachutes, générateurs d'hydrogène... La part de marché de la M2K2 est encore faible si on la compare à celui de Vaisala mais elle a augmenté fortement dans les années passées ; son prix plus abordable et sa grande fiabilité en sont des raisons. En 2010, cinq stations de radiosondage de Météo-France en métropole utilisaient régulièrement des M2K2 : Ajaccio, Brest, Nîmes, Trappes (depuis début juillet 2008) et Lyon (depuis le 08/09/2008). Des M2K2 sont également lâchées à Toulouse sporadiquement et sont utilisées pour des radiosondages en mer (entendues parfois en Bretagne) ainsi que par les stations météo d'outremer (Ile d'Amsterdam, Terre Adélie...).
En mai 2011 la M2K2DC était toujours en cours d'évolution bien que la M10 (annoncée en mai 2011) soit en cours d'évaluation par différents service météo (Toulouse, Camborne...).
A Trappes, elle a été remplacée en septembre 2011 par la M10.
En novembre 2011, Nîmes utilise la M10 avec le nouveau modèle de Robotsonde.

Contrairement à ses concurrents, le site de MODEM propose en téléchargement quelques documents intéressants (tutorials et notices) dispersés sur le site.
Le siège de la société est situé à Ury, près de Paris, dans le département 77. La société effectue parfois des radiosondages depuis Ury.


Description de la M2K2

La M2K2 a succédé à la GL98. Elle est équipée d'un récepteur GPS pour déterminer son positionnement en 3D et permettre la mesure indirecte de la vitesse et de la direction du vent en altitude. La M2K2DC utilise un microprocesseur double coeur (DC). Des mesures effectuées sur l'émetteur ont confirmé la puissance de 200mW et une largeur de bande de 14kHz.
Le logiciel SondeMonitor permet de décoder la position et l'altitude de la M2K2 en temps réel et de tracer la trajectoire de la sonde sur une carte. Voir :
Le boîtier en polystyrène renferme toute la partie électronique, les piles et l'antenne GPS de conception originale (voir photo CI). L'isolation thermique est très efficace, la sonde flotte et parfois elle continue à émettre pendant plusieurs heures tout en dérivant, même en mer. Des instructions pour le recyclage de la RS sont scotchées sur le boîtier.
L'antenne 1/4 d'onde 403 pend en dessous du boîtier, le bras supportant les capteurs (T et U) est situé au-dessus, légèrement déporté.
Le dérouleur utilisé au moment du lancement est du type utilisant un ballonnet. Il arrive qu'il ne fonctionne pas et que la sonde soit à quelques mètres de l'enveloppe et du parachute.
La sonde est calibrée en usine, les corrections avant le sondage sont entrées au niveau du logiciel. Le changement de fréquence se fait par l'intermédiaire d'un des deux connecteurs ou par communication infra-rouge. Pendant la phase de préparation avant le lâcher, la sonde fonctionne sur les piles montées en usine.




Caractéristiques

Dimensions du boîtier : boîtier en polystyrène ép.=92mm, larg.=107mm, h=160 mm
Masse : 210g avec le bloc de piles
Fréquence : fixe et très stable entre 400 et 406 MHz programmable par pas de 200kHz, ne change pas au moment de l'impact. En sortie d'usine la fréquence est préréglée sur 403.0 MHz ce qui explique que souvent les seconds lâchers se fontsur cette fréquence, le sondeur ne perdant pas de temps à changer la fréquence.
Alimentation : 4 Piles alcalines 1.5 V LR6 de type Varta 4106 capacité 2600mAh. La RS fonctionne encore avec une tension de pile de 3,5 volts. Le récepteur GPS consomme 60 mA à lui seul.
L'alimentation peut être coupée à l'aide d'un bouton poussoir extérieur (voir plus bas). En veille, la consommation est quasi nulle (<10µA). La calibration, effectuée avant le vol, est effectuée sur les piles de la RS.
Autonomie : supérieure à 3 heures d'après le constructeur, pouvant aller jusqu'à 24h, sans compter le temps de calibration avant le vol. Cette performance est liée au fait que la puissance est réduite pendant les mesures, c'est à dire 90% du temps.
Modulation : PSK 4800 bauds. Une trame de 100 ms toutes les secondes. Son très caractéristique. Ne change pas après l'impact.
Puissance d'émission : supérieure à 200 mW. Entre deux trames la puissance d'émission n'est que de 2 ou 3 mW, ce qui explique la grande autonomie.
L'harmonique 2 (800MHz) est au minimum 38dB (mais jusqu'à -51dB) en dessous du niveau du signal émis sur la fréquence nominale, soit environ 30µW.
Capteurs : T et U seulement, la pression est déterminée par le calcul à partir de l'altitude mesurée par GPS et de la température. Le capteur de température (rep. T sur la photo) est un thermistor enfermé dans une perle de verre tandis que l'hygrométrie est mesurée par un capteur capacitif (rep. U sur la photo). Deux connecteurs permettent de brancher des capteurs externes (mesure d'ozone par ex.)


Communication par infrarouge entre la M2K2 et la station de calibration (par Laurent, F0GEV)

Comme vous l'avez sûrement remarqué, le carton de protection des radiosondes METEOMODEM M2K2 comporte à côté du bras de mesure, un petit trou derrière lequel il n'y a rien, en apparence.
En fait, ce trou dans le carton n'est pas là par hasard, il sert à laisser passer le rayonnement infra-rouge émis par le lanceur automatique.
Dans un lanceur automatique, les sondes sont stockées dans des paniers qui contiennent la sonde, le parachute, le ballon et sa soupape automatique en attendant le lâcher.
Le fonctionnement du lanceur ne permet pas que les sondes soient allumées par appui sur le bouton poussoir. C'est donc grâce a cette "fenêtre" infra-rouge, que le lanceur allume, configure la fréquence et calibre la sonde quelques minutes avant son lancement. Ceci sans manipulation, ni intervention humaine.

Sur la carte électronique de la M2K2 on peut voir le capteur infra-rouge. Celui ci est situé juste à coté du processeur de gestion de l'alimentation.
Ce fonctionnement n'est possible que lorsque le cavalier est présent sur le bornier auxiliaire.



Arrêt de la M2K2

Pour arrêter la sonde :
Appuyer sur le bouton poussoir. Lorsque la LED verte devient fixe (environ cinq pulsations) relâcher le bouton poussoir.
La sonde est arrêtée, la LED est éteinte.
Pour redémarrer la sonde :
Appuyer sur le bouton poussoir durant cinq pulsations de la LED verte et relâcher.
La sonde est en marche, la LED clignote et le récepteur doit recevoir des trames.

Remarque : lorsqu'un cavalier est présent sur le connecteur à 8 broches (voir repère F sur la photo ci-dessous), l'émetteur ne redémarre pas. Il suffit d'enlever le cavalier pour pouvoir réutiliser la radiosonde. Ce cavalier est présent lorsque la sonde a été envoyée depuis un lanceur automatique.
Toutefois, si la tension des piles est inférieure à 5,3 V la M2K2 refusera de démarrer. Il suffit alors de mettre des piles neuves.

Avertissement : le fait de remettre en marche un tel émetteur équivaut à faire de l'émission sur une bande non autorisée et à se mettre en infraction avec la loi. Remplacer l'antenne par une charge non rayonnante ou réduire la puissance d'émission (voir ci-dessous) est la première des précautions.

Pour réduire la puissance d'émission

Voici une modification facile à effectuer pour réduire la puissance d'une M2K2.
Il suffit de retirer la résistance marquée 1R0 qui alimente l'amplificateur de puissance de l'émetteur.
La portée se trouve alors réduite à quelques dizaines de mètres, ce qui est suffisant pour faire des essais d'antennes ou de l'entraînement à la chasse.



Photos

A : antenne récepteur GPS  B : antenne émetteur 403 MHz  C : récepteur GPS blindé  D : bloc de 4 piles LR06-AA de 1,5 volts  E : connecteur programmation  F : connecteur capteurs exterieurs + cavalier lanceur automatique		A : parachute  B : cercle d'accrochage des suspentes du parachute  C : reste de l'enveloppe du ballon  D : dérouleur de ficelle  E : ficelle		Modèle 2010 avec le récepteur GPS Copernicus fixé au plus près de l'antenne.

Les circuits de la M2K2DC

Laurent, F0GEV s'est penché sur les circuits de la M2K2DC (récepteur GPS Trimble). Il en a établi la cartographie sommaire que voici.



La chasse aux M2K2

La M2K2 a plusieurs avantages :
- puissance assez élevée (>200mW) pendant l'émission des trames qui permet une portée au sol supérieure à celle des autres modèles de RS
- le niveau de puissance de l'harmonique 2 est faible (30 à 50µW) mais peut être audible à plusieurs centaines de mètres avec une antenne yagi taillée sur 800MHz. On peut également écouter la fréquence du VCO sur 200 MHz pour repérer une RS de nuit ou à très courte distance. Par exemple 202 ou 808 pour une M2K2DC sur 404,0 MHz
- modulation très caractéristique audible en SSB, ce qui permet une détection plus facile des signaux faibles. Les trames supplémentaires irrégulières permettent d'identifier la M2K2 avec certitude.
- autonomie très grande, la plupart du temps supérieure à 12 heures et dépassant parfois 24h (20h de fonctionnement normal plus 4h de porteuse non modulée). Une M2K2 de Lyon émettait encore faiblement au bout de 30h (info F0FVC)
- fréquence stable et connue. Quelques rares sautes de fréquences ont été constatées.
- position et altitude décodables avec SondeMonitor
- au sol et à moyenne distance, la porteuse entre les trames (dont la puissance est de l'ordre de 2 ou 3mW) devient audible, c'est un bon indicateur de proximité.
Les dimensions du boîtier sont assez grandes et facilitent son repérage dans les arbres mais sa forme peu aérodynamique ne l'aide pas à traverser les frondaisons. Comme sa densité est faible, le boîtier flotte sur l'eau et peut continuer à émettre. Le parachute rouge est très voyant. La petite LED verte clignotante peut servir au repérage du boîtier lors des chasses de nuit.
Pour Balloon-Track on peut prendre une vitesse de montée par défaut de 300m/mn et une vitesse de chute comprise entre 250 et 450 m/mn selon que le parachute fonctionne ou non (emberlificoté avec les restes de l'enveloppe, par exemple). Voir les statistiques pour chaque centre de radiosondage (ex : France)


Modulation

La modulation des M2K2 est facile à identifier quelque soit le mode. On l'a surnommé "cri-cri". Les séquences de trames sont parfois changeantes en fonction des conditions de réception GPS.
Comme elle ressemble beaucoup à celle de la M10 il est nécessaire d'écouter la modulation en SSB ou d'observer son spectre si on veut pourvoir lever le doute. Voir page de la M10.
- M2K2 écoutée en SSB
- M2K2 écoutée en NFM
Signe particulier : 45 trames/mn (cas ou les signaux GPS sont absents) ou 60 trames/mn régulièrement espacées plus des trames supplémentaires aléatoires de temps en temps.

Retour d'une radiosonde M2K2 au fabricant MODEM

Le carton décoratif qui entoure le boîtier en polystyrène d'une M2K2 encourage celui qui la trouve dans la nature à retourner le boîtier dépouillé de tout ce qui dépasse (antenne, capteurs) à l'adresse de la société.
Bertrand, F5IHP, a joué le jeu et a reçu en retour un porte-clef et un stylo accompagnés d'une petite lettre d'explications et de remerciements.
Bien sûr, MODEM est bien moins généreuse que METEOLABOR (voir page SRS400) mais c'est le geste qui compte...



Note : les photos sont de Raymond, F5JAE, de Robert F6EUZ, de Bertrand F5IHP et de Stéphane F1NZR.
Merci à Laurent R. pour ses informations complémentaires.