Amplificateur de courant pour une charge reactive

[invitede32eed7]

Bonjour,

Je vous prie de bien vouloir m`escuser de ne pas mettre d`accent, je ne sais pas comment on fait ca efficacement avec un clavier qwerty.

J`ai besoin de creer un champs magnetique assez important (entre 0,1 et 0,5 tesla). J`ai a ma disposition un bobine de 0,75H.
J`ai essaye de faire un ampli avec un transistor, mais j`ai un probleme :
j`ai mis un condensateur de liaison a la sortie de l`ampli pour eviter que du continu passe dans ma bobine. Le courant de sortie est loin d`etre sinusoidal pour une entree sinusoidale. J`ai pourtant fait attention lors du reglage de la dynamique.

Est ce que quelqu`un aurait une solution ?

Merci de votre aide et encore desole pour les accents !
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[invitedfc52f0a]

Bonjour,

Je vous prie de bien vouloir m`escuser de ne pas mettre d`accent, je ne sais pas comment on fait ca efficacement avec un clavier qwerty.

J`ai besoin de creer un champs magnetique assez important (entre 0,1 et 0,5 tesla). J`ai a ma disposition un bobine de 0,75H.
J`ai essaye de faire un ampli avec un transistor, mais j`ai un probleme :
j`ai mis un condensateur de liaison a la sortie de l`ampli pour eviter que du continu passe dans ma bobine. Le courant de sortie est loin d`etre sinusoidal pour une entree sinusoidale. J`ai pourtant fait attention lors du reglage de la dynamique.

Est ce que quelqu`un aurait une solution ?

Merci de votre aide et encore desole pour les accents !

Hello dezbut and all,
Dans un premier temps il faudrait vérifier que le courant est bien sinus sur une charge non réactive. Ensuite, le meilleur moyen d'avoir des ampères tours est de faire entrer le système en résonnance série --> choix de C avec formule de Thomson.
Bonne bidouille mais attention tout de même aux potentiels "chaise électrique"

[Tropique]

Bonjour,

Je vous prie de bien vouloir m`escuser de ne pas mettre d`accent, je ne sais pas comment on fait ca efficacement avec un clavier qwerty.

J`ai besoin de creer un champs magnetique assez important (entre 0,1 et 0,5 tesla). J`ai a ma disposition un bobine de 0,75H.

0.1 à 0.5T, si c'est dans l'air c'est déjà énorme: avec les contraintes imposées par le monde physique (résistivité du cuivre, constantes fondamentales), il faudra beaucoup de cuivre, et un refroidissement forcé, à la limite liquide. La valeur de la self ne change rien au problème, c'est elle qui va déterminer le volume dans lequel tu crées ton champ ainsi que la réactance du sytème.

J`ai essaye de faire un ampli avec un transistor, mais j`ai un probleme :

Ca ne me surprend pas: c'est de l'électronique de puissance, et avec un seul transistor tu n'es nulle part (sauf si tu veux encore dissiper 10X plus dans ton transistor.

j`ai mis un condensateur de liaison a la sortie de l`ampli pour eviter que du continu passe dans ma bobine. Le courant de sortie est loin d`etre sinusoidal pour une entree sinusoidale. J`ai pourtant fait attention lors du reglage de la dynamique.

Est ce que quelqu`un aurait une solution ?

Sans avoir des détails sur ton application, tes signaux, tes schémas, etc c'est impossible. C'est un forum d'électronique ici, pas d'arts divinatoires.

[invitede32eed7]

Bonjour,

Merci de vos reponses.

Hello dezbut and all,
Dans un premier temps il faudrait vérifier que le courant est bien sinus sur une charge non réactive. Ensuite, le meilleur moyen d'avoir des ampères tours est de faire entrer le système en résonnance série --> choix de C avec formule de Thomson.
Bonne bidouille mais attention tout de même aux potentiels "chaise électrique"

Je ne connais pas encore les notions que tu evoques ici. Je vais me renseigner chez monsieur Google.
Pour te repondre, sur une charge active, le courant est parfaitement sinusoidal.

0.1 à 0.5T, si c'est dans l'air c'est déjà énorme: avec les contraintes imposées par le monde physique (résistivité du cuivre, constantes fondamentales), il faudra beaucoup de cuivre, et un refroidissement forcé, à la limite liquide. La valeur de la self ne change rien au problème, c'est elle qui va déterminer le volume dans lequel tu crées ton champ ainsi que la réactance du sytème.

Oui c`est dans l`air. Mais j`ai besoin du champ a faible distance (10-15cm max). Ce champ doit creer un courant dans une spire. Ce courant dans la spire va creer un champs magnetique que je dois reccuperer ensuite.
Ca m`etonne un peu que la valeur de la self n`intervienne pas dans la valeur du champ magnetique. Je n`ai pas le calcul sous la main, mais il me semble que si, puisque c`est comme ca que j`ai determine la valeur du courant dont j`avais besoin.

Ca ne me surprend pas: c'est de l'électronique de puissance, et avec un seul transistor tu n'es nulle part (sauf si tu veux encore dissiper 10X plus dans ton transistor

Pourtant avec un super NPN, on peut obtenir une amplification correcte, non ?

Sans avoir des détails sur ton application, tes signaux, tes schémas, etc c'est impossible. C'est un forum d'électronique ici, pas d'arts divinatoires

Ca je m`en doute qu`on ne fait pas d`art divinatoire ici. Mais le probleme est survenu avec tout les types d`ampli que j`ai essaye. Un exemple : un montage collecteur commun, comme le premier montage sur cette page :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Collecteur_commun

Encore desole pour les accents manquant !

Bonne journee !

[A voir en vidéo sur Futura]

[Tropique]

Bonjour,

Merci de vos reponses.



Je ne connais pas encore les notions que tu evoques ici. Je vais me renseigner chez monsieur Google.
Pour te repondre, sur une charge active, le courant est parfaitement sinusoidal.

Je nuancerais un peu; un circuit série permettrait de faire un filtrage et une éventuelle adaptation d'impédance, mais si l'ampli est déjà sinusoidal et sort l'amplitude souhaitée, il vaut mieux annuler la réactance de la self avec un condo //. L'ampli n'aura plus qu'à fournir les pertes du sytème, et verra une charge résistive.

Oui c`est dans l`air. Mais j`ai besoin du champ a faible distance (10-15cm max). Ce champ doit creer un courant dans une spire. Ce courant dans la spire va creer un champs magnetique que je dois reccuperer ensuite.
Ca m`etonne un peu que la valeur de la self n`intervienne pas dans la valeur du champ magnetique. Je n`ai pas le calcul sous la main, mais il me semble que si, puisque c`est comme ca que j`ai determine la valeur du courant dont j`avais besoin.

J'ai l'impression que tu ne réalises pas bien à quoi tu t'attaques: regardes un peu les entrefers de HP, moteurs, etc, et demandes-toi si ces dimensions sont gigantesques par rapport à tes 10~15cm.
La valeur de la self ne changera pas le fait qu'il te faudra fournir un certain nombre de watts réactifs à la self. Sa valeur reflète simplement la façon dont tu organises ton cuivre, et les volts et ampères que tu lui donnes.
Tu dois calculer le champ à partir des At.

Pourtant avec un super NPN, on peut obtenir une amplification correcte, non ?



Ca je m`en doute qu`on ne fait pas d`art divinatoire ici. Mais le probleme est survenu avec tout les types d`ampli que j`ai essaye. Un exemple : un montage collecteur commun, comme le premier montage sur cette page :

Les choses sont plus compliquées que ça, il faut voir comment l'ampli se comporte pendant "l'autre alternance", surtout sur charge réactive.
A priori, il faut un ampli classe B, avec une impédance de sortie très faible; si ta gamme de fréquence le permet (tu n'as toujours rien précisé), emploie un ampli audio intégré: ce sera déjà beaucoup mieux que ton "super transistor".

[invitede32eed7]

Pour les frequences, je travaille en 10khz.
Pour les amplis j'ai essaye aussi un push pull. En fait j`ai utilise tous les montages amplificateurs que j`ai dans mes cours.
Par contre pour annuler le reactif, ce n`est pas si simple que ca me semble t-il. Ma bobine n`est pas purement reactive, elle a au moins une resistance du bobinage. Je ne suis pas sur d`avoir des resistance du meme calibre.

Je suis completement d`accord avec toi sur l`histoire des hp et compagnie. Mais la difference c`est que je ne recherche pas du tout de precision, je travaille a frequence fixe et non harmonique, le bruit m`est egal et je ne recherche absolument pas un bon rendement.
Et puis ma bobine est une bobine de moteur que j`ai demonte.

Je vais voir ce aue j`ai comme ampli audio sous la main.

Merci de ton aide.

[YBaCuO]

Bonjour,

Si je me suis pas trompé j'ai calculé une puissance réactive de 4 kVAr pour appliqué un champ magnétique de 0,5 T à 10 kHz dans 1 cm3.

[invitede32eed7]

Merci, pour le calcul !
Je me suis mal exprime, j`ai besoin d`avoir 0,1T dans la bobine. A 10 cm, si il est plus faible ce n`est pas grave, je l`avais pris en compte dans mon calcul.
1cm3, c`est presque trop ! J`aurais plutot besoin de 0,5 voir 0,25 cm3.
Ta formule depend comment de la frequence ? Elle elle est proposrtionnelle, inverssement proportionnelle ?

Merci a tous de votre aide !

[YBaCuO]

Un champ magnétique c'est de l'énergie, la densité d'énergie magnétique vaut 1/2 B²/µ0. Pour avoir une énergie il faut intégrer sur un volume, si on suppose que le champ magnétique est confiné dans un volume V et homogène, l'énergie est 1/2 B²/µ0*V.

Ce champ magnétique est variable avec le temps, on transfert sans cesse de l'énergie, tout les quarts de période l'énergie varie de 1/2 Bmax²/µ0*V.
J'en déduis la puissance moyenne sur un quart de période
Je ne suis pas certain que cela soit la puissance réactive mais à un facteur près c'est bon.

Ce que je ne comprends pas c'est que 1 cm3 est trop grand pour calculer un ordre de grandeur et tu veux un champ magnétique qui ait un effet à 10 cm.

[Tropique]

Bonjour,

Si je me suis pas trompé j'ai calculé une puissance réactive de 4 kVAr pour appliqué un champ magnétique de 0,5 T à 10 kHz dans 1 cm3.

Je confirme la valeur: j'ai fait le cacul de manière légèrement différente, et je suis dans ces eaux là. Il y a peut-être encore un facteur de (Pi/2)/sqrt2 qu'il faudrait éclaircir, mais à ce niveau on est plus à chipoter sur une dizaine de %.
Ca montre qu'il faudra bien ajuster le condo de résonance, sinon toute cette puissance devra venir de (et retourner à) l'ampli.
Et même avec un Q de 100 (ce qui est outrageusement optimiste), tu devras encore fournir à (et dissiper dans) la self une puissance, bien réelle celle-là, de 40W.
Tout ça pour 1cm³. Et le champ, tu ne pourras pas te contenter de le générer dans un joli petit cube de 1x1x1cm: pour avoir ce volume utile, il y aura des tas d'autres volumes autour, entre 0 et 0.5T, qui vont te consommer des VAR.
As tu pensé à des supraconducteurs?

[invitede32eed7]

Bonjour,

Merci une nouvelle fois de m`aider. Je n`ai pas trop acces au supraconducteur. Je ne les ai toujours pas vu en cours.
A la rigeur, ce n'est pas un soucis qu'il y ait pleins de petits cubes autour. J' ai seulement besoin de creer un champ suffisament important pour que le courant qui va se creer dans ma spire genere un champ detectable. J'entend par detectable, dans un premier temps, le fait qu'on puisse entendre la difference sur un haut parleur quand il y la spire et quand elle n'est plus la.
En gros ca reprend le principe des detecteurs de metaux les plus elementaires.

Ceci dit, j'ai besoin d'avoir un courant de 50-100mA qui traverse la bobine. Au mieux avec un montage a collecteur commun, j'obtient un courant de 2mA.
J'ai essaye les montages RLC, le probleme c'est que j'arrive a faire un montage qui tire 100mA au generateur, mais je n'ai pas 100mA dans le bobine, j'ai plutot 0,5mA.
Avez vous une idee ?

Merci et bonne journee !

PS : une nouvelle fois desole pour les accents manquant !

[Tropique]

J'ai l'impression que tu n'as pas fait les calculs les plus élémentaires: 0,75H à 10KHz, ça fait 47K; pour faire passer 100mA, il te faudra 4700V. Avec tes petits transistors, et même en exploitant la résonance, tu es encore très loin du compte.

Et cela suppose aussi que la bobine soit construite pour résister à de telles tensions, et que ses capas parasites soient négligeable...

Pour tes vacances, tu prévois de faire une traversée nord-sud du Pacifique en pédalo?

[invitede32eed7]

Merci de me répondre encore étant donné ma grande "Naïveté"...

J'ai l'impression que tu n'as pas fait les calculs les plus élémentaires: 0,75H à 10KHz, ça fait 47K; pour faire passer 100mA, il te faudra 4700V. Avec tes petits transistors, et même en exploitant la résonance, tu es encore très loin du compte.

Et cela suppose aussi que la bobine soit construite pour résister à de telles tensions, et que ses capas parasites soient négligeable...

Figure toi que si, j'ai fait ces calculs. Sauf que je ne comprenais pas pourquoi ça ne collait pas avec ce que j'avais eu quand j'ai fais la manip. Mon collègue vient de m'apporter une partie de la réponse. En fait la bobine ne fait pas 0,75 H mais plutôt 7mH et encore il l'a determine assez grossièrement. J'aurais une mesure plus précise prochainement. On peut egalement abaisser la frequence à 5kHz. On arrive maintenant à 230V selon tes calculs, c'est mieux non ? (questions oratoires)
Et on a revu un peu nos calculs et on peut se contenter de 10mA.

Pour tes vacances, tu prévois de faire une traversée nord-sud du Pacifique en pédalo?

J'en ai pas l'intention, j'ai mieux à faire et toi ?

[invitede32eed7]

Ou alors tu as une autre solution ?
Voici ce que nous souhaitons réaliser.
On a besoin de connaitre le rayon de cercle métallique enfoui à quelques centimetres sous terre ou sous une plaque de bois ous sous du béton.
C'est sûr, c'est plus simple de creuser et de mesurer mais on ne peut pas tout défoncer pour une mesure.
Avec mon collègue, nous avons pensé qu'on pouvait envoyer un champ magnétique assez fort, qui génèrerait un courant dans la spire, ce dernier créant alors un champs magnétique venant perturber le champ de la bobine.
Ne disposant pas d'énormément de matériel, c'était la solution la plus simple pour nous.

Peut être as tu mieux ?

[Tropique]

C'est bien, finalement, de connaitre le comment du pourquoi, même s'il a fallu attendre 14 posts pour ça.
Ca change évidemment les données du problème. C'est fondamentalement de la détection de métaux, avec quelques subtilités en plus.
Pour répondre valablement, il faudrait connaitre quels sont les élements variables du problème: exemple, le cercle sera-t-il toujours de même nature, de même épaisseur, de même orientation, à la même distance de la boucle de détection; y aura-t-il éventuellement des élements perturbateurs à proximité, etc.
Détecter un cercle de métal à cette distance ne présente pas de difficulté; sa caractérisation oui.

[invitede32eed7]

Merci pour la réponse !

le cercle sera-t-il toujours de même nature, de même épaisseur, de même orientation, à la même distance de la boucle de détection;

Le cercle sera toujours de même nature, de même épaisseur et de même orientation : horizontale (à quelques centièmes de radian près, mettons...) et à 20cm maximum. Pour simplifier les choses ont peut s'imposer une distance si c'est necessaire. Les matériaux qui recouvrent seront exclusivement du carlage par exemple (pour fixer les idées). A priori, il ne doit pas avoir de perturbations venant de l'exterieur.

Détecter un cercle de métal à cette distance ne présente pas de difficulté; sa caractérisation oui.

Complètement d'accord, pour caractériser il faut avoir des mesures précises et savoir précisément ce qu'on mesure. Penses tu qu'on puisse s'en sortiravec une loi expérimentale ? Par exemple on pourrair faire varier la taille de la spire, sa profondeur...

[Tropique]

Pour simplifier les choses ont peut s'imposer une distance si c'est necessaire.

Ce n'est peut-être pas absolument nécéssaire, mais ça simplifiera énormément le problème: en première approximation, pour le champ lointain, la variation de signal par rapport à la distance est en puissance 6. Ici, le diamètre de la cible et de la bobine ne sont pas négligeables par rapport à la distance, donc des termes d'ordre 1 à 5 vont également venir s'ajouter, mais ça donne une idée de la sensibilité à la distance

Complètement d'accord, pour caractériser il faut avoir des mesures précises et savoir précisément ce qu'on mesure. Penses tu qu'on puisse s'en sortiravec une loi expérimentale ? Par exemple on pourrair faire varier la taille de la spire, sa profondeur...

Il faudra effectivement établir une de loi s=f(z); la façon la plus précise sera vraisemblablement expérimentale, mais il est peut-être possible de calculer ou de simuler pour dégrossir et optimiser dans un premier temps.

Pour savoir s'il sera possible de faire uniquement une discrimination sur la base du niveau, il faudra voir quelle tolérances tu acceptes sur tous les paramètres.

La détection ne se résume pas à envoyer un signal magnétique; il faut aussi le récupérer, de préférence avec un arrangement de bobines équilibré, genre IB ou similaire, et ensuite le traiter, en principe par détection synchrone ou équivalent.
Faire autrement n'est pas impossible, mais c'est difficile, et avec les circuits actuels, ces opérations ne sont de toutes manières pas compliquées.
Une autre possibilité est de travailler en PI (pulse induction), mais c'est souvent un peu déroutant pour ceux qui ne sont pas habitués à ce genre de principes.... et tu ne sembles déjà pas trop familier avec les méthodes traditionnelles de détection.
Je te conseille en tous cas de potasser le sujet, et de méditer non seulement sur la théorie, mais aussi sur les techniques, les moyens, et les ordres de grandeur en jeu.
Par exemple, avec la détection synchrone, tu n'as pas besoin d'envoyer des puissances énormes pour faire des mesures à courte distance.

[invitede32eed7]

La détection ne se résume pas à envoyer un signal magnétique; il faut aussi le récupérer, de préférence avec un arrangement de bobines équilibré, genre IB ou similaire, et ensuite le traiter, en principe par détection synchrone ou équivalent.

J'ai regardé sur internet ce que je pouvais trouver la dessus. Il s'avère que mettre en place l'IB est relativement complexe car il faut pouvoir placer les bobines très précisément.
Je me suis lancé, peut être à tord dans la version PI. Je me laisse quelques jours pour voir ce que ça donne, et si ça n'avance pas, je me repenche sur l'IB.

Merci encore de ton aide.

[Tropique]

La version PI ne nécéssite pas d'excitation continue à une fréquence déterminée, que ce soit 10KHz ou autre. Ce sont des impulsions calibrées ayant une fréquence de répétition basse et peu critique.

[invitede32eed7]

Bonjour !

Ca a l'air de pas mal fonctionner les PI. Je viens de commencer à faire mon montage. J'atteins sans difficulté et pendant un très court temps quelques ampères dans la bobine.
J'aimerais avoir une confirmation de ta part. Le fait d'approcher un metal de la bobine change t-il la valeur de l'inductance ?
Je demande ça parceque j'ai besoin d'évaluer si mon circuit est suffisament sensible. D'après mes premiers essais une bobine d'un miliHenry devrait convenir. Mais je ne sais pas à quelle pourcentage de variation de l'inductance je dois m'attendre (si c'est bien ça évidemment) lorsque je place un objet métallique à proximité.
J'imagine bien que pour avoir une réponse, il faudrait que je te montre mon circuit, mais je ne l'ai pas encore suffisament travaillé pour celà.

[Tropique]

A distance de travail normale, la variation sera infime. Ce n'est que si tu mets une plaque de métal plein quasiment contre ta bobine que tu auras une variation appréciable.
Donc pour le calcul du Ton, courant de crête, etc, tu peux te baser sur la valeur de base, sans correction.
La détection proprement dite se fait dans une courte fenêtre, immédiatement après la décharge inductive, et n'a donc pas de rapport direct avec la valeur exacte de l'inductance.

[invitede32eed7]

Bonjour,

Je n'ai a ma disposition que des éléments d'électronique analogique. Sais tu si on peut s'en sortir juste avec ça ?
Sinon, j'ai cherché des méthodes avoir une sensibilité correcte, et je n'ai rien trouvé de concluant. Sais tu sur quelle principe je pourrais me baser ?

Merci de ton aide !

[Tropique]

Inutile de réinventer la roue, il y a sur le web pas mal de ressources, aussi bien pratiques que théoriques.
Voici un bon départ
http://geotech.thunting.com/cgi-bin/...e=projects.dat
Regarder dans la rubrique pulse induction, mais pas uniquement.
La sensibilité n'est pas un problème, les PI sont les plus sensibles de tous.

[invitede32eed7]

Ok, merci je vais potasser ça.