Générateur Basse Fréquence à signal sinusoïdal

[durregnedor]

Bonjour,

Dans le cadre de mon BTS Electrotechnique je dois réaliser un projet qui consiste à concevoir une "maquette" qui recrée les phénomènes d'induction magnétique et de couplage capacitif et en mesure leurs effets.

Pour ce faire je dois alimenter un conducteur "inducteur" nu sous une tension alternative d'au moins 40V, un courant d'au moins 0,5A doit circuler et sous une fréquence d'au moins 5KHz. Il sera situé en parallèle d'un autre conducteur "victime", séparé de tout circuit sur lequel des capteurs mesureront la tension et le courant induits.

Etant au niveau 0 en électronique je demande votre aide concernant le générateur basse fréquence qui viendra alimenter le conducteur "Inducteur". En fouillant sur internet et dans de vieux bouquins j'ai trouvé ce montage à base d'un XR2206 :

Capture.PNG Capture 2.PNG

Je voudrais savoir si en raccordant une résistance de charge en bout de ligne cela ne dégraderait pas les composant, si ce montage convient à mon besoin ou si une solution peut être plus adéquat et/ou récente n'existerait-elle pas.

Merci d'avance !
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[penthode]

si c'est un exercice de laboratoire autant partir d'un GBF pour te concentrer sur le fond du problème...

si tu dois tester des pneus de voitures , tu ne vas pas construire le moteur

QUESTION , quelle est la résistance du conducteur en test ?

[gienas]

Bonjour durregnedor et tout le groupe

Bienvenue sur le forum.

... je dois alimenter un conducteur "inducteur" nu sous une tension alternative d'au moins 40V, un courant d'au moins 0,5A doit circuler et sous une fréquence d'au moins 5KHz. Il sera situé en parallèle d'un autre conducteur "victime", séparé de tout circuit sur lequel des capteurs mesureront la tension et le courant induits ... Je voudrais savoir si en raccordant une résistance de charge en bout de ligne cela ne dégraderait pas les composants ...

Avant de s'intéresser à l'électronique, il serait intéressant d'interroger l'électrotechnique pour savoir ce qu'il "pense" de la nécessité de respecter, dans le cas présent, la tension de 40V et le courant de 0,5A, dans une charge, qui semble n'être qu'un court circuit (la ligne de fil nu) dont on ne connaît pas la longueur, ni l'impédance ...

Si l'on doit mettre au bout des résistances, c'est dans quel but?

Pour l'aspect purement électronique, il faut savoir que si les 20W "imposés" le sont effectivement, le circuit seul le suffit pas. Il n'est qu'un générateur de signal bas niveau, qu'il faut faire suivre d'un amplificateur de puissance, dont les caractéristiques découleront des questions préalables posées en préambule.


Édit: grillé (oh que le signe est néfaste) par penthode qui relève la même incohérence dans l'expérience.

[Antoane]

Bonjour,

Par ailleurs, la fréquence de fonctionnement est-elle constante, fixée une fois pour toute, ou sera-elle appeler à varier ? Si elle doit pouvoir être modifiée, dans quelles proportions ?
Il serait bien plus simple d'avoir un beau courant bien sinusoïdal si la fréquence est fixe, ou si elle ne doit pouvoir prendre d'un nombre limité de valeurs.

[A voir en vidéo sur Futura]

[penthode]

bref , le CDC ne la manip ne me parait pas clair , voir inexistant

[durregnedor]

Merci de la rapidité de vos réponses !

Malheureusement c'est un produit fini qui doit fonctionner "à la demande" qui sera utilisé lors de formations ou de sensibilisation d'agents et non un simple exercice de labo. L'ensemble doit être transportable.

En ce qui concerne l'aspect électrotechnique en essayant d'être un peu plus clair :
Le fait d'alimenter un circuit sous une tension et un courant alternatifs crée de "l'induction" et du "couplage". Lorsqu'on place un matériau conducteur en parallèle de ce circuit, ces phénomènes font apparaître une tension aux bornes de celui-ci.

Grosso modo, si quelqu'un vient à toucher un câble hors tension situé en parallèles d'un autre sous tension, il prend une "châtaigne".
En basse tension les valeurs induites sont dérisoires, il y a quasiment aucun risque mais en Haute Tension ces phénomènes sont mortels.

Le seul moyen d'amplifier ces phénomènes en basse tension est d'augmenter la fréquence d'alimentation du circuit sous tension, d'où la nécessité d'un générateur basse fréquence.
La résistance de charge sert à faire circuler un courant dans le circuit pour créer l'induction. Concernant la longueur du circuit et l'impédance, tout n'est pas encore dimensionné, il me faut connaître le fonctionnement avant toute chose. Je m'intéresse que récemment à l'électronique.


Toutes les valeurs seront fixes, le but est d'obtenir toujours le même résultat.

[f6bes]

Bjr à toi,
As tu le data sheet du XR2206.......jamais de la vie il ne délivrera.... 20 watts.
Il y a chataigne ou pas...ça dépends de la tension du coté "primaire" , de la distance de coupalge et de la longueur
des élémenst couplés ! Dont on ne sait ....rien.
Tu ne dis trien sur comment sera détecter l'induction dans la ligne paralléle secondaire.

Bonne journée

[gienas]

... Le fait d'alimenter un circuit sous une tension et un courant alternatifs crée de "l'induction" et du "couplage". Lorsqu'on place un matériau conducteur en parallèle de ce circuit, ces phénomènes font apparaître une tension aux bornes de celui-ci ...

J’ai le sentiment que tu n’as pas bien saisi le sens de nos réserves que je maintiens, quant à moi.

Tu fais intervenir la tension et le courant dans ton expérience, alors que seulement un des paramètres a de l’importance.

Tu dois donc simplifier tes “exigences” pour faciliter ta réalisation.

Puisque l’électrotechnique est ta spécialité, tu vas pouvoir nous expliquer ce qui peut être négligé (non respecté) dans ton cahier des charges.

[penthode]

je me retire....

je croyais les études du 21'iéme siècle plus sérieuses.

[azad]

Tu fais suivre ton XR2206 par un transistor Darlington de puissance ( ou un ampli un peu plus étudié) alimenté sous une vingtaine de volts via un transformateur abaisseur dont le secondaire n'aura que très peu de spires, voire même, une seule. Le point de fonctionnement du transistor ( ou de l'ampli ) doit être ajusté de façon à ce que ce dernier supporte de se voir chargé par ton fil relié au secondaire sans trop dégager de chaleur quand le courant au secondaire atteint les 0.5 A requis. Ce fil peut d'ailleurs être un fil résistif.

[Antoane]

Bonjour,

J'ai pas vraiment compris l'intérêt du dispositif, mais proposerai une solution passant outre, supposant qu'il s'agit "simplement" d'envoyer un courant alternatif sinusoïdal d'amplitude fixée à une inductance.
En appliquant une tension carrée à la fréquence de résonance d'un circuit RLC série, le courant sera sinusoïdal.
Connaissant la fréquence à laquelle tu veux faire fonctionner ton circuit, tu peux en déduire les valeurs d'un RLC :
- résonant à cette fréquence ;
- ayant un facteur de qualité raisonnable (par exemple Q~10).
La résistance pourra être choisie de manière à ce qu'elle contrôle directement le courant circulant dans le RLC à la résonance, sans quoi il faudra ajouter une régulation de la tension d'alimentation.
Si l'inductance de l'inducteur est trop faible, il faudra ajouter une bobine additionnelle en série dans le circuit.
L'ensemble pourra alors être excité par un simple demi-pont, bien plus simple à mettre au point et performant qu'un ampli linéaire.

Pour ce qui est de la régulation :
- tu pourras faire auto-osciller le circuit à la résonance du RLC de manière à minimiser la distorsion du sinus obtenu ;
- tu pourras ajouter (si nécessaire) une régulation du courant en jouant sur la tension d'alimentation du demi-pont.


Avantages :
- peu de pertes - donc pas de refroidisseur ;
- sinus très propre (on arrive assez aisément à un THD<1%) ;
- le courant peu aisément être "très élevé", sans avoir besoin du gros radiateur qui serait requis par un ampli linéaire
- c'est bien plus élégant qu'une solution linéaire

[f6bes]

Remoi,
Je suppose qu'il veut mettre en évidence l'apparition d'une tension par induction dans un fil longeant le fil primaire.
C'est u ne chose qui arrivait fréquenment lorsque lors d'une contruction de ligne de longueur relativement importante
cotoyait une autre ligne HT.
tant que la ligne en construction n'était pas totalement sur ses isolateurs...il ne se passait rien . Lorsqu'on mettait le dernier fil sur
son isolateur la ligne en construction se retrouvait TOTALEMENT isolée et là il n'était pas rare de prendre une chataigne SI on n'avait
pas pris la précaution de mettre cette ligne à la terre par des pinces ISOALNTES dédiées à cela.

Je pense que là est le but du jeu...mais avec de la basse tension...ça ne va pas etre tellement parlant.
Bonne journée

[gienas]

... Je suppose qu'il veut mettre en évidence l'apparition d'une tension par induction dans un fil longeant le fil primaire ... lors d'une construction de ligne de longueur relativement importante
côtoyait une autre ligne HT ...

Hum. Je ne crois pas à l'induction dans ce cas, mais plutôt au couplage capacitif de THT sur des kilomètres, qui peuvent faire très très mal.

La seule mise à la terre que tu pratiques, consiste à "mettre à la masse", au potentiel zéro, la tension qui veut se développer sur l'armature du condensateur formé par les deux fils (conducteurs) séparés par l'isolant.

Si c'était vraiment le but de la manipulation de durregnedor, il ne serait pas nécessaire de faire passer le moindre courant "primaire": la seule présence de la tension alternative sur une des armatures suffirait.

Je ne pense pas que ce soit le but de l'expérimentation.

C'est à lui de s'expliquer.

[durregnedor]

f6bes : c'est exactement le but de la maquette content de m'être fait comprendre. En basse tension les valeurs obtenues sont faibles, mais le but est d'expliquer les conséquences de ces phénomènes et comment s'en affranchir avec les MALT / CC.
Afin de rendre les résultats des mesures parlant il est prévu d'y appliquer un rapport qui permet d'afficher les valeurs des Tensions et courants qui seraient induits dans la réalité. Sachant que ces valeurs réelles sont bien au dessus des seuils supportables par le corps humain.

Gienas : Comme expliqué c'est le couplage capacitif (qui est dû à la présence d'une tension alternative sur la 1ère ligne) qui fait le plus mal. Seulement le phénomène d'induction magnétique (qui lui est dû à la présence de courant alternatif sur la 1ère ligne) vient se rajouter au couplage.
ça change la donne car pour s'en affranchir ce n'est pas le même remède que pour le couplage.

Antoane : Merci pour l'explication ! Aurais-tu un schéma ou une représentation stp ? Histoire que je me fasse une idée de la chose

Azad : merci également ça rajoute une corde à mon arc.

[penthode]

bref , c'est l'étude d'une ligne , on aurait pu commencer par là!

il existe de la littérature sur le sujet

[f6bes]

f6bes : c'est exactement le but de la maquette content de m'être fait comprendre. En basse tension les valeurs obtenues sont faibles, mais le but est d'expliquer les conséquences de ces phénomènes et comment s'en affranchir avec les MALT / CC.
Afin de rendre les résultats des mesures parlant il est prévu d'y appliquer un rapport qui permet d'afficher les valeurs des Tensions et courants qui seraient induits dans la réalité. Sachant que ces valeurs réelles sont bien au dessus des seuils supportables par le corps humain.

Gienas : Comme expliqué c'est le couplage capacitif (qui est dû à la présence d'une tension alternative sur la 1ère ligne) qui fait le plus mal. Seulement le phénomène d'induction magnétique (qui lui est dû à la présence de courant alternatif sur la 1ère ligne) vient se rajouter au couplage.
ça change la donne car pour s'en affranchir ce n'est pas le même remède que pour le couplage.

Antoane : Merci pour l'explication ! Aurais-tu un schéma ou une représentation stp ? Histoire que je me fasse une idée de la chose

Azad : merci également ça rajoute une corde à mon arc.

reremoi,
Si tu l'avais exprimé dés le départ tel que je viens de le faire...on aurait TOUT compris...de suite !
Les leds qui restent un tantinet allumées lorsque l'interrupteur est coupé....c'est le meme pĥénoméne.
C'est encore plus simple comme démonstration..
Bonne soirée

[mizambal]

hello. tu peux lire ce post qui donne des explications sur ce thème : http://forums.futura-sciences.com/el...frequence.html

[durregnedor]

f6bes : Certes, mais le problème reste le même: il me faudrait trouver le moyen de créer une alimentation dont je peux régler la fréquence, la tension et l'intensité.

mizambal : merci pour le lien je regarde ça.

[Antoane]

Bonjour,

Certes, mais le problème reste le même: il me faudrait trouver le moyen de créer une alimentation dont je peux régler la fréquence, la tension et l'intensité.

Nullement : la charge (le "truc que tu alimentes") étant fixée, tu ne peux choisir indépendamment la tension et le courant car ils sont reliés par la loi d'Ohm (applicable au moins localement). Si tu as une charge dont la résistance vaut R, tu peux choisir le courant I, mais pas la tension qui vaudra automatiquement R*I. Tu aurais aussi pu choisir la tension V, mais le courant aurait alors été fixé à V/R - tu n'aurais pas pu le changer.

Si c'est le couplage capacitif que tu veux mettre en exergue, il faut un circuit fournissant une tension "non négligeable" (quoi que cela signifie ) mais il n'y a pas besoin de courant (quelques mA suffiront probablement). Si c'est les effets du couplage inductif qe tu veux metrte en avant, il faut une source pouvant délivrer beaucoup de courant, mais il n'est a priori pas nécessaire d'avoir beaucoup de tension.
Le sens des termes "beaucoup", "négligeable", etc. restant à définir, en fonction de la géométrie du circuit et de l'amplitude des phénomènes à mettre en lumière.

[durregnedor]

Nullement : la charge (le "truc que tu alimentes") étant fixée, tu ne peux choisir indépendamment la tension et le courant car ils sont reliés par la loi d'Ohm (applicable au moins localement). Si tu as une charge dont la résistance vaut R, tu peux choisir le courant I, mais pas la tension qui vaudra automatiquement R*I. Tu aurais aussi pu choisir la tension V, mais le courant aurait alors été fixé à V/R - tu n'aurais pas pu le changer.

Bonjour,

en effet on est d'accord. Dans les faits, pour alimenter le circuit sous une certaine tension il aurait suffit de choisir le transformateur adéquat et pour l'intensité une résistance de charge calculée grâce à R = U/I, rien de bien compliqué.
Le problème vient plus du fait de modifier la fréquence d'alimentation.

Si c'est le couplage capacitif que tu veux mettre en exergue, il faut un circuit fournissant une tension "non négligeable" (quoi que cela signifie ) mais il n'y a pas besoin de courant (quelques mA suffiront probablement). Si c'est les effets du couplage inductif qe tu veux metrte en avant, il faut une source pouvant délivrer beaucoup de courant, mais il n'est a priori pas nécessaire d'avoir beaucoup de tension.
Le sens des termes "beaucoup", "négligeable", etc. restant à définir, en fonction de la géométrie du circuit et de l'amplitude des phénomènes à mettre en lumière.

Oui exactement. Et augmenter la fréquence d'alimentation permet d'amplifier les phénomènes, d'avoir besoin de tensions et courants plus "faibles" pour obtenir des résultats convenable (malheureusement je n'ai aucun résultat théoriques des valeurs induites).

Il existe déjà plusieurs maquettes de ce genre, j'ai pu en rapatrier une d'entre elles qui date des années 1980. Seulement aucun schéma n'est présent, la description du matériel ne rentre pas dans les détails et elle ne fonctionne pas. On sait juste qu'elle est alimentés par un générateur monophasé 5KHz, 40V entre phase/terre, qu'il est possible d'y faire circuler ou non 0,5A.

Concernant la géométrie, c'est tout simplement une reproduction à l'échelle de 2 lignes haute tension en parallèles fixées sur des pylônes. Donc 2 boucles en parallèles sur environ 2m. Et pour l'amplitude des phénomènes, il suffit juste que les valeurs induites soient mesurables. De là, je compte prendre des mesures en temps réel et afficher les résultats à l'aide d'un ensemble capteur/automate/ afficheurs le tout contrôlé par un IHM tactile.