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Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

  1. LPFR

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    43 374

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Bonjour.
    On vous a déjà dit qu'il n'y pas de formule magique. Il faut utiliser un logiciel.
    Regardez cette autre discussion:
    Force exercée par un électroaimant sur un objet ferreux
    Ajouter des aimants à l'objet en sustentation est une très mauvaise idée (vraiment très mauvaise). Le système de sustentation est un système instable: plus l'objet se rapproche et plus la force est importante. C'est pour cela qu'il faut un asservissement, pour diminuer la force quand l'objet se rapproche. Mais les aimants en sustentation ne seront pas asservis et rendront le système instable. Idée à bannir.

    Je vous ai déjà dit de partir de la manip dont F6bes vous a donné le lien. C'est du concret en tant que forces possibles et type d'électroaimant.
    Au revoir.

    -----

     


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  2. Youry

    Date d'inscription
    avril 2007
    Âge
    34
    Messages
    730

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Bonjour,

    Moi a votre place je serais pragmatique...

    Vous parler de soulever du 20g puis plus que 20g, on connait pas votre generateur, ect...

    De plus vous avez parlez d'emcombrement qu'en vous evoquiez les craintes d'avoir des solenoide trop long.

    Alors c'est tres simple... Le plus simple en terme de raisonnement c'est :
    En fonction de votre generateur et de votre emcombrement, fabriquer la bobine ideale... (vous pourrez toujours faire circuler un courant plus faible grace a l'electronique).

    Ensuite cette bobine ideale est facile a construire des que vous aurez repondu a la grande question ?
    Quel constante de temps maximal me faut il pour asservir mon systeme ?

    Cela vous donnera le dernier critere a respecter.

    Et seulement ensuite, il fois que vous aurez tout finis, vous verrez bien combien de gramme vous pourrez sustentez...

    On peut pas optimiser tout d'un coup, il y a toujours des compromis a faire.
    Celui que je vous propose (car me paraissant le plus simple) c'est :
    - Pour un encombrement et puissance donnée, soulever le maximum.

    Raisonner dans l'autre sens est de la pure folie... (niveau boulot).

    Bon courage en tout cas, moi a votre place c'est plus sur mon système d'asservissement que j'aurais des doutes.

    Cordialement,
    Dernière modification par Youry ; 13/12/2012 à 11h56.
     

  3. Allister3011

    Date d'inscription
    novembre 2012
    Messages
    7

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Bonjour à tous, et encore merci pour vos réponses toujours aussi productives =)

    Donc, donc, donc, si j'ai bien compris le sens premier de vos écrits, la réflexion doit tout d'abord partir de la première chose, centrale dans l'histoire : la bobine. Effectivement, c'est de cela que part tout le projet, et c'est également le problème premier dans notre avancement. Le soucis va donc être le dimensionnement de la bobine et ensuite de l'objet, et non pas dimensionnement de la bobine en fonction de l'objet, ai-je bien raison ?

    En continuant dans cette voie, pour la bobine, il nous faut donc imaginer un certain volume dans lequel devra rentrer la bobine (par rapport au reste du projet et à l'encombrement minimum que nous souhaitons lui conférer.
    Toutefois, quelques paramètres me restent à éclaircir...

    1°) Y a-t-il des fils particuliers, peut-être plus pratique ou générateur d'un courant plus fort, à préférer à d'autres fils ?
    2°) Dois-je privilégier plutôt une épaisseur de fil plus grande, ou un maximum de spires ? (j'ai tendance à dire que seul le nombre de spires influe sur les formules que nous avons énoncé précédemment, toutefois, je préfère m'en assurer...)
    3°) Nous avons jusqu'ici fonctionné avec une bobine de laboratoire de 1000 Spires, alimentée en 2,5A, avec un noyau ferromagnétique au centre de la bobine. Pourrons-nous éventuellement la reproduire ?
    4°) Sinon, l'enroulement de la bobine doit-il se faire directement autour du noyau de Fer (II) ?
    5°) Et la dernière, je n'ai pas compris l'idée de "constante de temps maximale" dont a parlé Youry : que cela signifie-t-il clairement ?

    En espérant que je ne pose pas de questions idiotes pour cette fois, j'espère de supers réponses !

    Cordialement,

    A.
     

  4. LPFR

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    43 374

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Bonjour.
    Le seul type de fil que vous trouverez est du fil de cuivre émaillé (l'émail est l'isolant). Reste à décider le diamètre.
    Le courant maximal sera limité par la tension de votre alim et la résistance électrique du fil.
    Cette résistance dépend de la section du fil et de la longueur. Mais la section du fil et la longueur est aussi déterminée par la place que vous avez pour bobiner.
    Et la puissance dissipée dans le fil dépend de la tension appliquée et de la résistance du fil.

    Comme la place pour bobiner et la tension de l'alim sont presque déterminées, il faut tout mettre en fonction du diamètre du fil: nombre de tours, longueur, résistance, puissance dissipée.

    D'un autre côté, le champ magnétique est proportionnel au courant et au nombre de tours.

    Finalement, on arrive à la constante de temps dont parlait Youri.
    Vous ne pouvez pas modifier instantanément le courant dans une inductance. La définition d'une inductance est V = L dI/dt. Et l'inductance est proportionnelle au nombre de tours au carré. Pour charger le courant il faut appliquer une tension pendant suffisamment de temps.

    Quand votre objet descend, la force magnétique diminue et il faut augmenter le courant pour compenser cette perte et ré-attirer l'objet vers le haut. Et il faire ça assez vite, avant que l'objet ne tombe pas au delà des possibilités de le rattraper. Et la vitesse de montée du courant et de la force diminue avec l'inductance.

    Je pense que vous n'avez pas toutes les billes en main pour faire le calcul. Il faudrait avoir la valeur du champ en fonction de la distance et la valeur de l'inductance. On peut utiliser un logiciel pour calculer le champ, mais le calcul dépend des propriétés du noyau de fer, qui sont presque impossibles à avoir sans les mesurer (ce qui n'est pas très simple).

    Bref, à moins de passer des mois à faire des mesures et des calculs, vous serez réduits à faire des essais et erreur. C'est pour cela que je vous conseillais de bien lire le lien donné par F6bes et de suivre leurs conseils.
    Au revoir.
     

  5. Youry

    Date d'inscription
    avril 2007
    Âge
    34
    Messages
    730

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Juste une autre remarque

    La constante de temps de la bobine peut aussi être "contourner" en pilotant la bobine avec de forte tensions.
    (Comme pour annuler ou atteindre un valeur donnée, dans le temps impartie).

    Mais ca va devenir ultra complexe niveau régulation...

    Je ne prejuge pas que vos capacités expérimentales et de bricolages ne vous permettront pas de compenser vos legers défauts théoriques.
    Mais je pense qu'il est encore temps de voir un projet plus modeste...

    En tout cas bon courage, c'est jouable, mais il va y avoir du gros boulot a faire...
     


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  6. Allister3011

    Date d'inscription
    novembre 2012
    Messages
    7

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Salutations à tous,

    Je répondrai en premier à LPFR, afin de préciser la chose : ici, tout mon raisonnement part du principe de la réalisation d'un projet exactement conforme à celui réalisé dans le lien donné à F6bes. Étant donné le fait qu'il nous semble de toute évidence trop complexe de partir sur autre chose, et parce qu'il nous faut des résultats rapidement, je pense que c'est réellement le mieux... J'ai déjà contacté le créateur afin d'obtenir des informations subsidiaires (quant au matériel utilisé, étant plutôt perdu dans ce domaine...), et j'attends encore sa réponse actuellement... Mais j'ai peur de ne tout simplement pas en avoir.
    Je précise également que j'explore désormais à toutes les séances le site donné par F6bes, et je dois prochainement consulter les livres dont parle l'auteur de ce projet. Y aurais-je toutes les réponses ? Je l'espère...

    Mon soucis reste vraiment sur le matériel... Je vous passe les détails, mais nos professeurs ne nous voient pas avancer, car pour le moment, nous n'avons tout simplement rien de concret, c'est pourquoi je voudrais commencer par le matériel avant tout. Et donc, bien évidemment, par l'électro-aimant. Ainsi, selon vous, dois-je attendre d'avoir une réponse sur l'électro-aimant utilisé pour ce projet avec photo-transistor ? Dois-je réaliser moi-même une bobine sans être sûr ? Et reste toujours le problème du diamètre de bobinage... Car si nous oublions l'idée d'un noyau de Fer (II), étant donné qu'il semble que cela compliquerait trop les calculs, comment optimiser le courant rendu ?

    Merci pour tous vos efforts, je sens qu'on va arriver à quelque chose grâce à vous :')

    A.
     

  7. Youry

    Date d'inscription
    avril 2007
    Âge
    34
    Messages
    730

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Vous pouvez commencer par ce que vous voulez...

    Alors allons-y !

    Connaissez vous la longueur, le diametre interieur et exterieur de la bobine ?
    Quel generateur allez-vous utilisez ?

    (Quel doit etre l'inductance maximal de votre bobine ? (ca peut dependre aussi du type de regulation, et du generateur utiliser...))

    Si vous repondez pas a ca ? On va avoir du mal a vous conseillez quelque chose...
     

  8. LPFR

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    43 374

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Bonjour.
    Commencez par mettrez au point le système d'asservissement en mettant une résistance à la place de la bobine pour commencer et un cache à la place de l'objet. Vous n'avez pas besoin de l'électroaimant pour mettre au point l'électronique. Même s'il faut retoucher à la fin.

    Si vous regarder le lien, ils dissent avoir essayé plusieurs électroaimants avant de trouver celui qui fonctionnait.
    Si vous voulez faire le votre, vous ne pouvez pas vous passer de noyau de fer. Cela demanderait une puissance bien plus importante.
    Et la seule solution que je vois est de faire des essais.
    Pour la bobine, commencez par prendre un noyau de fer de 10 cm le long et 2 cm de diamètre (au "pif"). Enroulez autant de tours de fil de cuivre émaillé de 0,2 mm de diamètre que vous pouvez. Plusieurs centaines.
    Faites l'enroulement correctement avec les spires bien jointives (c'est long et ch...).
    Testez "la force" de votre électroaimant en l'alimentant et regardez qu'est ce qu'il peut soulever à une distance raisonnable.
    Si la force n'est pas suffisante, il faudra ajouter des tours.
    Au revoir.
     

  9. stefjm

    Date d'inscription
    avril 2008
    Localisation
    Zut! C'est pas homogène! Ben t'as qu'à mélanger...
    Messages
    13 492

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Bonjour,
    Un truc sympa à tracer théoriquement (avec les mains) en attendant la réalisation, est l'allure de la caractéristique statique entre la position () de la boule et la force Fe qu'elle subit de la part de l'électro-aimant. C'est la courbe .

    Sans asservissement : Courant constant dans la bobine, la force Fe est à la louche en avec l'altitude max de la boule contre l'électro-aimant.
    (Je laisse les physiciens affiner le coté physique.)
    Cette courbe coupe la courbe du poids () une seule fois pour et . C'est un équilibre instable. (Une augmentation de provoque une augmentation de qui provoque une augmentation de !)

    L'autre point intéressant est le point pour où la force est très grande, compensée par le poids et la réaction mécanique du fer. C'est un point stable, malheureusement pas sensationnel car la boule est collée à l'aimant. (pas de sustentation.)

    Quand devient très petit, la courbe tend vers .


    Avec asservissement : Le but est de déformer la caractéristique statique précédente, autour du point de fonctionnement (, ) pour avoir une diminution de la force lorsqu'on augmente l'altitude . Ce n'est possible que localement. On a alors une nouvelle caractéristique statique , dite en boucle fermée. On a 4 points intéressants, deux stables et deux instables.

    La droite est très intéressante puisqu'elle est coupée 3 fois par la caractéristique .
    Au point , : stable.
    Il y a deux points instable pour
    ,
    et pour
    ,

    Il y a toujours le point , très grand, qui est stable, ainsi que le point très petit où est nulle.

    Cette courbe présente aussi un maximum supérieur à entre et , ainsi qu'un minimum inférieur à entre et .

    Ci dessous les deux caractéristiques avec et sans asservissement :
    Sustentation.jpg
    On doit pouvoir faire le même genre de représentation en considérérant l'énergie potentielle avec et sans asservissement. (Je le laisse en exercice...)

    Tout ceci ne concerne que l'aspect statique, c'est à dire la condition nécessaire pour que le système soit stable.
    Il faut encore étudier la dynamique du truc et là, c'est clairement plus difficile, même en linéarisant autour du point de fonctionnement.
    Le modèle est en double intégration (c'est comme l'étude de la chute libre où on controle cette chute avec une force qui compense le poids, si on néglige la constante de temps de la bobine.)
    Un asservissement avec un simple correcteur proportionnel donne une réponse oscillante non amortie.
    Il faut un avance de phase ou un proportionnel dérivé pour obtenir de bon résulat. (d'où le RC du lien de F6BES)

    Suite au prochain épisode si vous avez des questions...

    Cordialement.
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
     

  10. stefjm

    Date d'inscription
    avril 2008
    Localisation
    Zut! C'est pas homogène! Ben t'as qu'à mélanger...
    Messages
    13 492

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    C'est fou comme parfois, les gens disparaissent...
    J'ai du leur faire peur!
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
     

  11. stefjm

    Date d'inscription
    avril 2008
    Localisation
    Zut! C'est pas homogène! Ben t'as qu'à mélanger...
    Messages
    13 492

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Bonjour Allister3011,
    Des nouvelles de votre projet?
    Cordialement.
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
     

  12. Maxen gg

    Date d'inscription
    janvier 2018
    Messages
    2

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Citation Envoyé par f6bes Voir le message
    Bjr à toi,
    C'est cela que tu veux réaliser ?
    http://d.nardi.free.fr/D_NARDI/images/sphere.jpg
    Si oui , voir là:
    http://d.nardi.free.fr/sphere.htm

    A adapter à ton adruino

    A+
    Bonjour a vous

    J'essaye de suivre les deux lien mais je n'y arrive pas
    pouvez vous me donner une astuce ?
    c'est je voudrais vraiment réaliser ce petit projet dans le cadre d'un TPE en 1ère SSI

    Merci d'avance
     

  13. Maxen gg

    Date d'inscription
    janvier 2018
    Messages
    2

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Bonjour
    puis-je avoir de la doc sur votre projet ?

    Cordialement

    Mx
     


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