Construisez un Sismomètre Haute Sensibilité et Faible Coût avec Arduino Nano – Détecteur de Séismes DIY Facile

Composants et fournitures

Composant	Quantité
Arduino Nano R3	1
Amplificateur opérationnel TL061	1
Résistance 10 k ohms	2
Résistance 1 M ohms	1
Condensateur disque céramique, 39 pF	1
Bobine secondaire de petit transformateur 1-2 W	1

Outils et machines nécessaires

• Fer à souder (générique)

Applications et services en ligne

• Arduino IDE

À propos du projet

Le sismomètre est un dispositif de détection des séismes et de mesure de leur intensité. Ce sont généralement des instruments de haute précision, relativement difficiles à construire soi-même. Les capteurs commerciaux sont très chers, et les modules électroniques bon marché sensibles aux chocs ne sont pas assez sensibles pour cet usage.

Dans le texte et la vidéo qui suivent, vous découvrirez la création d'un appareil peu coûteux, relativement facile à réaliser en DIY, et pourtant comparable aux appareils commerciaux coûteux de ce type.

Le sismomètre se compose de deux parties : un détecteur mécanique de tremblements, et une partie électronique qui convertit ces tremblements en signaux électriques, les amplifie et les convertit en signaux numériques, que l'on peut ensuite surveiller visuellement sur un logiciel d'acquisition de données sur PC.

Pour convertir les tremblements en signaux électriques, un aimant permanent est utilisé comme partie mobile, et un solénoïde à nombreux enroulements transforme les mouvements de l'aimant en signaux électriques. Dans ce cas précis, j'ai utilisé l'enroulement primaire d'un petit transformateur secteur de 1,8 W et 1,2 kΩ de résistance. Une plaque d'aluminium collée sur cette bobine amortit les oscillations de l'aimant mobile grâce à l'effet Lenz.

Le module suivant amplifie ce signal et utilise un amplificateur opérationnel à faible bruit (TL061, NE5534...) ou un amplificateur opérationnel d'instrumentation (OP07, OP27, LT1677...), mais fonctionne bien avec le bon vieux 741 avec alimentation externe. Ce signal analogique amplifié est lu sur l'entrée A0 de l'Arduino. L'Arduino agit comme un convertisseur analogique-numérique. Pour tester, on peut utiliser l'exemple Arduino AnalogInOutSerial, mais le meilleur est le code NERdaq. NERdaq est un système d'acquisition de données développé au New England Research pour soutenir les sismomètres à base de Slinky dans les écoles. Le système est construit autour d'un Arduino et envoie des valeurs 16 bits (suréchantillonnées) vers un port USB ; les données sont échantillonnées à environ 18,78 échantillons/seconde. Les codes Arduino sont fournis pour une utilisation libre, aussi disponibles sur code.google.com/archive/p/nerdaq/.

Le code contient plusieurs filtres développés spécifiquement pour cet usage. Ce signal traité, via le protocole série, est transmis au logiciel d'acquisition pour stockage et représentation visuelle.

Le meilleur logiciel gratuit pour cela est AmaSeis et le plus récent JAmaseis (Java AmaSeis). Téléchargeables ici :

• AmaSeis
• JAmaseis

Avec JAmaseis, vous pouvez téléverser des données en temps réel sur le serveur IRIS. Par exemple, voyez les données en temps réel de mon sismomètre sur : geoserver.iris.edu/content/mpohr

Les images ci-dessus comparent mon sismomètre à celui de l'observatoire sismologique officiel de ma ville. C'est un tremblement très faible et on voit à peine de différence entre les deux sismogrammes, confirmant la sensibilité et la précision de ce sismomètre maison peu coûteux.

L'image ci-dessus montre un séisme en Grèce de magnitude 5,2 Richter enregistré sur mon sismomètre à 220 km de l'épicentre.

L'instrument est très sensible aux courants d'air, il doit donc être correctement protégé.

Enfin, voici un design de capteur totalement nouveau, inventé et breveté par moi, à la fois très sensible et simple à construire. Je l'ai conçu sur la base de mon expérience précédente dans la fabrication de tels appareils. Sur ma chaîne vidéo, vous pouvez voir mes autres sismomètres maison :

• Sismomètre piézo simple et pas cher DIY
• Sismomètre sensible à 10 $
• Sismomètre Lehman DIY
• Sismomètre à pendule horizontal DIY
• Sismomètre AS1 DIY
• Sismomètre vertical TC1

Ci-dessus : Séisme dans la région des Fidji le 19.08.2018, à des milliers de kilomètres

Code

• code (téléchargement uniquement)

code Arduino

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