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Lissage sans chute de tension



  1. #1
    Delivereath

    Lissage sans chute de tension


    ------

    Bonjour,

    Je cherche à lissé une tension sinusoidale qui a déjà été redressée. J'aimerai ainsi obtenir une tension quasi-continue mais sans obtenir la chute de tension que l'on observe lorsqu'on utilise des filtres simples du 1er ordre.

    Ainsi une tension sinusoidale redressée de 10V devrait se transformer en 10V continus. Est-ce faisable ?

    Merci

    -----

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  3. #2
    DAUDET78

    Re : Lissage sans chute de tension

    C'est pour faire une alimentation stabilisée ou c'est pour une mesure de tension? Si c'est le deuxième cas, il suffit de mettre un filtre actif du 2éme ordre, du 4éme ordre ......du Néme ordre.
    La fréquence à filtrer, c'est du combien?
    J'aime pas le Grec

  4. #3
    Delivereath

    Re : Lissage sans chute de tension

    C'est effectivement pour une mesure de tension. La tension en entrée varie de 0 à 20V. Il est donc nécessaire de pouvoir obtenir une tension quasi-continue de 0 à 20V. Un filtre actif permet de compenser la chute de tension. Cependant cette chute n'est pas constante selon la tension d'entrée. Comment faire ?

    La fréquence d'oscillation est d'environ 340 Hz.

  5. #4
    F4DXU

    Re : Lissage sans chute de tension

    Bonjour Delivereath & all,
    Un étalonnage de la chaine de mesure serait très efficace pour absorber les imperfections dues au filtrage.
    Cordialement, Jean-Marc de F4DXU (station radioamateur & pages web)

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    DAUDET78

    Re : Lissage sans chute de tension

    Faux! Un filtre actif qui a un gain de 1 à 340 Hz à un gain de 1 quelque soit la tension d'entrée (dans sa gamme de tension d'entrée évidemment)

    1/ Il faut que ton redresseur soit un redresseur "parfait" avec un ampliOP
    2/ Il faut ramener ta gamme 0/20V à 0/10V pour utiliser des ampliOPs
    J'aime pas le Grec

  8. #6
    Delivereath

    Re : Lissage sans chute de tension

    Citation Envoyé par DAUDET78 Voir le message
    Faux! Un filtre actif qui a un gain de 1 à 340 Hz à un gain de 1 quelque soit la tension d'entrée (dans sa gamme de tension d'entrée évidemment)

    1/ Il faut que ton redresseur soit un redresseur "parfait" avec un ampliOP
    2/ Il faut ramener ta gamme 0/20V à 0/10V pour utiliser des ampliOPs
    Le redressement est effectivement composé de deux ampliop pour être parfait. Simulé et testé -> Ca fonctionne.

    Je vais essayé de simuler le filtrage à l'aide d'un filtre actif du 2ème ordre.

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  10. #7
    DAUDET78

    Re : Lissage sans chute de tension

    Tu vas utiliser quel schéma et avec quelles valeurs de RC pour ton filtre
    J'aime pas le Grec

  11. #8
    F4DXU

    Re : Lissage sans chute de tension

    Citation Envoyé par Delivereath Voir le message
    Bonjour,
    Ainsi une tension sinusoidale redressée de 10V devrait se transformer en 10V continus. Est-ce faisable ?

    Merci
    Si 10V est une tension crête, (redressement bi alternance) ce sera la tension en sortie du filtre (gain=1).
    Pour du redressement mono alternance
    Ceci ne sera vrai que si le fréquence de coupure du filtre est très petite devant la fréquence du signal.
    Quel est le % d'ondulation admis?
    Cordialement, Jean-Marc de F4DXU (station radioamateur & pages web)

  12. #9
    DAUDET78

    Re : Lissage sans chute de tension

    http://www.brouchier.com/livre/node62.html
    Et tu peux déja mettre un filtre du 1er ordre sur ton redresseur "parfait" en rajoutant une capacité (donne le schéma)
    J'aime pas le Grec

  13. #10
    Delivereath

    Re : Lissage sans chute de tension

    Voici donc le filtre que j'ai implementé sur orcad :



    Et le résultat après simulation :



    Le fait d'utiliser un filtre actif permet de corriger le "moyennage" de la tension et de retrouver ainsi la valeur crête.

    Cependant, il reste un problème : le temps de réponse est trop long. Il est impératif d'avoir un temps de réponse ne dépassant pas 10 ms. Une valeur de 3 ou 4 ms serait optimale. Est-ce faisable ?

  14. #11
    DAUDET78

    Re : Lissage sans chute de tension

    Citation Envoyé par Delivereath Voir le message
    Le fait d'utiliser un filtre actif permet de corriger le "moyennage" de la tension et de retrouver ainsi la valeur crête.
    Faux! le filtre ,actif ou passif, te donne la valeur moyenne (et si ton signal d'origine est sinusoidal, tu retrouves la valeur crête en multipliant par racine de 2)
    Citation Envoyé par Delivereath Voir le message
    Cependant, il reste un problème : le temps de réponse est trop long.
    Il faut faire un compromis entre le temps de réponse et la fréquence de coupure du filtre. Plus la fréquence est haute, plus la réponse est rapide ! et plus le signal de sortie ondule ....
    Quelle est la fréquence de coupure de ton filtre?
    J'aime pas le Grec

  15. #12
    Delivereath

    Re : Lissage sans chute de tension

    Citation Envoyé par DAUDET78 Voir le message
    Faux! le filtre ,actif ou passif, te donne la valeur moyenne (et si ton signal d'origine est sinusoidal, tu retrouves la valeur crête en multipliant par racine de 2)
    Il faut faire un compromis entre le temps de réponse et la fréquence de coupure du filtre. Plus la fréquence est haute, plus la réponse est rapide ! et plus le signal de sortie ondule ....
    Quelle est la fréquence de coupure de ton filtre?
    Ce que je voulais dire c'est que le filtre actif permet justement d'apporter un gain après filtrage contrairement au filtrage passif.

    La fréquence de coupure devrait être la plus basse possible pour ne garder que le continu. Cependant je souhaite avoir un temps de réponse maximum de 4 us (observations du champ électrique terrestre lors d'un coup de foudre). Et tout cela en obtenant une ondulation ne dépassant pas 2%.

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  17. #13
    F4DXU

    Re : Lissage sans chute de tension

    Citation Envoyé par Delivereath Voir le message
    Le fait d'utiliser un filtre actif permet de corriger le "moyennage" de la tension et de retrouver ainsi la valeur crête.
    Faux, voir post # 8
    Un schéma serait bien-venu.
    Cordialement, Jean-Marc de F4DXU (station radioamateur & pages web)

  18. #14
    Delivereath

    Re : Lissage sans chute de tension

    Voici le spectre du signal dont j'aimerai garder la composante continue :



    Le schéma du filtre utilisé (sallen & key, Fc = 10 Hz) :



    Et finalement le résultat :



    Temps de réponse : 150 ms !

  19. #15
    Delivereath

    Re : Lissage sans chute de tension

    Il est donc impossible d'obtenir un filtre analogique avec fc à 10 Hz permettant un temps de réponse de 2 ms et une ondulation de 0.1% ?

    Obligation d'utiliser un filtre numérique ?

  20. #16
    DAUDET78

    Re : Lissage sans chute de tension

    On s'en moque de tes courbes ! Un filtres à 10 Hz et un temps de réponse de 150 mS, c'est normal ! Si tu filtres à 100 Hz, tu auras un temps de réponse de 15 mS. Tu fait un compromis Ondulation/Temps de réponse et Basta.
    J'aime pas le Grec

  21. #17
    Delivereath

    Re : Lissage sans chute de tension

    Ok donc impossible de réaliser ce que je souhaite sans utiliser du numérique. Merci.

  22. #18
    DAUDET78

    Re : Lissage sans chute de tension

    Faux Les équations qui gérent les filtres analogiques et digitaux sont les mêmes! Et avoir un temps de réponse de 4 mS sur un signal dont la période est 1,5 mS avec une toute p'tite ondulation, c'est mission impossible.

    Je sais pas à quoi sert ton truc. Si tu as une fréquence de 340 Hz Tu peux faire une détection du passage par zéro du signal et utiliser un "Sample and Hold" 0,735 mS plus tard (juste au sommet de la sinusoide)
    J'aime pas le Grec

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  24. #19
    Delivereath

    Re : Lissage sans chute de tension

    Le but est de mesurer le champ électrique à la surface terrestre produit par un nuage orageux. Comme le signal est obtenu par une hélice tournante, il n'est pas possible d'utiliser un sample & hold du maximum (précision insuffisante) pour des questions d'imprécision (le but est de réaliser une alarme fiable).

  25. #20
    F4DXU

    Re : Lissage sans chute de tension

    Quand je disais : un schéma serait le bien venu, je pensai à l'ensemble de ton expé.

    Grillé par Delivereath.
    Donne un peu plus de précision sur la mesure.
    Hélice tournante ??????
    Cordialement, Jean-Marc de F4DXU (station radioamateur & pages web)

  26. #21
    F4DXU

    Re : Lissage sans chute de tension

    En général un champ électrique est mesuré par un mesureur de champ dont l'entrée est un système à très haute impédance :
    * FET
    * électromètre à capacité vibrante.
    etc
    Quel est ton principe de mesure physique?
    Cordialement, Jean-Marc de F4DXU (station radioamateur & pages web)

  27. #22
    DAUDET78

    Re : Lissage sans chute de tension

    Citation Envoyé par Delivereath Voir le message
    Comme le signal est obtenu par une hélice tournante,
    Moi, comme beaucoup d'autres ici, on y connait rien en orage. Donc explique le principe de ta mesure. Que fais ton hélice tournante? Quoi est significatif de ton champ électrique. Sans information, on peut pas te répondre. D'un revers de manche, tu élimines ma proposition du "Sample and Hold" par un précision insuffisante définitif. OK. Mais vu tes questions, je penses que tu n'as même pas évalué cette solution ..... ça donne vraiment envie de t'aider !
    J'aime pas le Grec

  28. #23
    Delivereath

    Re : Lissage sans chute de tension

    Citation Envoyé par DAUDET78 Voir le message
    Moi, comme beaucoup d'autres ici, on y connait rien en orage. Donc explique le principe de ta mesure. Que fais ton hélice tournante? Quoi est significatif de ton champ électrique. Sans information, on peut pas te répondre. D'un revers de manche, tu élimines ma proposition du "Sample and Hold" par un précision insuffisante définitif. OK. Mais vu tes questions, je penses que tu n'as même pas évalué cette solution ..... ça donne vraiment envie de t'aider !
    La vitesse de l'hélice sera variable selon les conditions de tests et la précision de mesure souhaitée. Il est donc difficilement possible d'utiliser une telle méthode pour obtenir un signal continu égal à la valeur crête du signal d'entrée.

    Le fonctionnement physique est le suivant :

    Une hélice tournant à vitesse importante (de 3000 à 10000) tours/minute est placée au dessus d'une autre hélice, cette dernière n'étant pas mobile. Lorsque les deux hélices sont en superposition alors le champ électrique généré par le nuage n'influence pas l'hélice inférieur. Lorsque l'hélice mobile se déplace un peu est que les hélices ne sont plus du tout superposée alors le champ affecte pleinement l'hélice inférieur en créant une séparation de charges. L'hélice étant reliée à un circuit de mesure, un courant proportionnel au champ sera crée.
    Ce courant étant sinusoidal, il est nécessaire de le redresser et de le lisser pour obtenir une tension continue. Ainsi il est possible de connaitre la valeur du champ et de savoir à quel moment un éclair peut apparaître.

  29. #24
    F4DXU

    Re : Lissage sans chute de tension

    Citation Envoyé par Delivereath Voir le message
    Le fonctionnement physique est le suivant :

    Une hélice tournant à vitesse importante (de 3000 à 10000) tours/minute est placée au dessus d'une autre hélice, cette dernière n'étant pas mobile. Lorsque les deux hélices sont en superposition alors le champ électrique généré par le nuage n'influence pas l'hélice inférieur. Lorsque l'hélice mobile se déplace un peu est que les hélices ne sont plus du tout superposée alors le champ affecte pleinement l'hélice inférieur en créant une séparation de charges. L'hélice étant reliée à un circuit de mesure, un courant proportionnel au champ sera crée.
    Ce courant étant sinusoidal, il est nécessaire de le redresser et de le lisser pour obtenir une tension continue. Ainsi il est possible de connaitre la valeur du champ et de savoir à quel moment un éclair peut apparaître.
    Bonjour Delivereath & all,
    Merci pour les explications du système de meusure, c'est bien un électromètre à capacité vibrante qui permet des mesures très fines du champ électrique. Il faudrait plus s'orienter vers une détection synchrone: Détection synchrone et d'autre sur le ouaib'
    La détection synchrone est très efficace et améliore le rapport signal/bruit, le redressement n'est plus requis. Cela nécessite la mesure de la fréquence de rotation pour le syncronisme du système.
    Dernière modification par F4DXU ; 20/09/2007 à 08h49.
    Cordialement, Jean-Marc de F4DXU (station radioamateur & pages web)

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  31. #25
    DAUDET78

    Re : Lissage sans chute de tension

    Donc 340 Hz, c'est si ton hélice mobile est à 10000 Tr/Mn et cette fréquence est variable, en gros, de 120 à 340 .
    1/ ton signal de sortie n'est pas sinusoidal, mais alternatif
    2/ Il faut réduire tes prétentions de vitesse de mesure (ou d'ondulation du signal de mesure) car aucun filtre (numérique ou analogique) ne peut répondre à ton cahier des charges actuel.
    En particulier ton 4 mS
    Et ce 4 mS me semble exagéré. En effet, dans ta simulation, tu simules un champ électrique (un signal d'entrée qui passe de 0 à X instantanément). Est ce le cas en réalité? Il vaudrait mieux regarder le DV/DT
    Ton champ est X1, il passe à X2 en 4mS, comment réagit ton filtre pour ces deux valeurs (avec une vitesse de 10000 Tr/Mn)
    Et je vois plus un détecteur de crête qu'un filtrage dans ton application (surtout que c'est l'augmentation du champ électrique qui t'intéresse) .

    PS la solution F4DXU avec une détection synchrone est aussi à regarder avec attention
    J'aime pas le Grec

  32. #26
    Delivereath

    Re : Lissage sans chute de tension

    Citation Envoyé par DAUDET78 Voir le message
    Donc 340 Hz, c'est si ton hélice mobile est à 10000 Tr/Mn et cette fréquence est variable, en gros, de 120 à 340 .
    Oui c'est bien cela.

    Citation Envoyé par DAUDET78 Voir le message

    2/ Il faut réduire tes prétentions de vitesse de mesure (ou d'ondulation du signal de mesure) car aucun filtre (numérique ou analogique) ne peut répondre à ton cahier des charges actuel.
    En particulier ton 4 mS
    Et ce 4 mS me semble exagéré. En effet, dans ta simulation, tu simules un champ électrique (un signal d'entrée qui passe de 0 à X instantanément). Est ce le cas en réalité? Il vaudrait mieux regarder le DV/DT
    Ton champ est X1, il passe à X2 en 4mS, comment réagit ton filtre pour ces deux valeurs (avec une vitesse de 10000 Tr/Mn)
    Et je vois plus un détecteur de crête qu'un filtrage dans ton application (surtout que c'est l'augmentation du champ électrique qui t'intéresse) .

    PS la solution F4DXU avec une détection synchrone est aussi à regarder avec attention
    Oui dans la réalité c'est bien comme cela que ça se passe. Lorsqu'un éclair apparaît de nombreux arcs électriques sont en réalité créés. Le problème est que certains arcs vont varier le champ électrique de 5 kV/m à plusieurs dizaines de kV/m et cela, parfois en moins d'1ms. Il est donc nécessaire de pouvoir détecter ces variations pour savoir qu'un éclair s'est produit et prevenir du danger approchant.

  33. #27
    DAUDET78

    Re : Lissage sans chute de tension

    Et bien, y a plus qu'a ......
    Regarde les deux solutions et surtout si tu avais un enregistrement "typique" à l'oscilloscope du phénomène tu aurais une base de travail.
    Pouquoi la vitesse de l'hélice n'est pas fixe? Ca faciliterai la détection synchrone et la mesure du pic

    Pour la petite histoire, une fois de plus, il faut attendre ta réponse #23 pour avoir le problème réel qui aurait du être posé dans ta question #1
    J'aime pas le Grec

  34. #28
    Delivereath

    Re : Lissage sans chute de tension

    Voilà l'évolution du champ électrique lors de l'apparition d'un arc :



    En réalité, je souhaitais simplement savoir quelle était la meilleur topologie de filtre pour parvenir à ce résultat. Le but étant de faire une alarme, la détection des arcs n'est pas absolument nécessaire mais serait un bon plus. L'objectif général est tout de même de mesurer l'évolution général du champ électrique.

    De ce fait, je vais regarder les deux solutions proposées mais, par manque de temps, je ne sais pas si je pourrais les appliquer.

    Merci

  35. #29
    DAUDET78

    Re : Lissage sans chute de tension

    En effet, elle est vachement sinusoidale ta tension ! et tu redresses ça et tu mets un filtre dérrière ! Vaut mieux aller jouer au Loto, tu as plus de chance d'arriver à quelque chose !
    Un signal de quelques périodes, ce serait plus compréhensible
    J'aime pas le Grec

  36. #30
    Delivereath

    Re : Lissage sans chute de tension

    Citation Envoyé par DAUDET78 Voir le message
    En effet, elle est vachement sinusoidale ta tension ! et tu redresses ça et tu mets un filtre dérrière ! Vaut mieux aller jouer au Loto, tu as plus de chance d'arriver à quelque chose !
    Un signal de quelques périodes, ce serait plus compréhensible
    Ca c'est un enregistrement de la variation du champ électrique ! Pas du signal à la sortie des hélices !

    Voilà ce qu'on obtient en sortie de la mesure sans redressement ni filtrage :


    C'est bien ce signal là qui sera redressé et filtré Pas besoin d'aller jouer au loto.
    Dernière modification par Delivereath ; 20/09/2007 à 09h56.

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