circuit LC entouré de métal

[invitede5f8f8f]

Bonjour,

j'aimerais comprendre pourquoi et comment est modifiée la fréquence d'accord d'un circuit LC formé d'une bobine circulaire et d'une capacité lorsqu'on la place sur une surface métallique voir meme dans une structure metallique.

Je m'explique : j'ai réalisé une structure accordée a une certaine fréquence et je dois placer cette structure (composé donc de ma bobine et de ma capa) dans une sorte de capsule metallique. Je connais parfaitement la théorie sur les ferrites ou les matériaux ferreux placé aux centre de la bobine mais je ne comprend pas la modification de fréquence lorsqu'on place le circuit résonnant sur une surface ou dans une structure metallique.

le materiau que je veux utilisé n'a rien de ferreux et possede une perméabilité proche de 1.

Merci d'avance pour vos réponse ou pour vos liens vers des cours traitant de ce sujet. j'ai beau cherché mais je ne trouve rien d'autre que de la théorie sur des matériaux ferreux placé au centre d'un bobinage ce qui ne correspond pas à mon cas.
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[gienas]

Bonjour invivus et tout le groupe

... mais je ne comprend pas la modification de fréquence lorsqu'on place le circuit résonnant sur une surface ou dans une structure metallique ...

La description que tu donnes, me fait penser aux transfos FI des récepteurs superhétérodynes, blindés, sans être sûr que ce soit bien la même application pour toi.

Ce que je pense, c'est que des capacités parasites viennent s'ajouter aux bobinages initiaux, et modifient donc, en conséquence, les accord, qui doivent être accordés, avec leur blindage en place. Ces blindages sont, généralement, en aluminium.

[Tropique]

Hello

Un corps conducteur placé à proximité d'un bobinage va se comporter comme un enroulement secondaire (à 1 spire). Si ce corps est plein (spire en court-circuit), cela aura pour effet de mettre l'inductance mutuelle en parallèle avec le bobinage d'origine, et donc diminuera sa valeur, puisque la résultante de deux inductances en parallèle est plus faible que la plus faible des deux (pour être exact, c'est la moitié de la moyenne harmonique, comme pour les résistances).
Si on désire diminuer cet effet, on peut pratiquer une ou plusieurs fentes dans le blindage, en suivant l'axe de la bobine; cela évitera qu'il y ait un chemin de court-circuit direct, mais ne modifiera pas de façon appréciable les propriétés électrostatiques du blindage.
A+

[invite6dffde4c]

Bonjour.
J'ajouterai à ce qui vient d'être dit que les courants induits dans le conducteur empêchent le champ magnétique de le traverser. Donc, quand on met une bobine dans une boîte, on met aussi tout son champ magnétique. On diminue la place pour que le champ magnétique circule. Cela équivaut à augmenter la reluctance (la résistance au champ magnétique) et à diminuer le flux et donc l'inductance.
Cet effet est utilisé dans les détecteurs de métaux.
Si l'on pratique des fentes dans la boîte, on permet à une parte du champ de sortir. Le blindage est moins efficace. C'est une des méthodes utilisées pour faire sortir du champ électromagnétique des guides d'onde.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[f6bes]

Bjr invivus,
Meme SANS métal !!
Le fait d'appocher ta main suffira à modifier l'accord de ton circuit.
Bien sur si c'est sur des fréquences trés basses , tu ne t'en apercevras pas.
Mais en VHF et au delà c'est flagrant !
En gros appelles cela "capacité parasite".
As tu remarqué que tout circuit accordé dans un blindage comporte généralement un moyen de réglage externe.
A+

[invitede5f8f8f]

Merci beaucoup pour vos réponse ça m'aiguille deja bien dans quel domaine je dois chercher un peu plus.

Concernant mon apllciation c'est en réalité un tag rfid a 13.56MHz que je veux placer dans une capsule metallique et j'aimerais prévoir un peu le décalage en fréquence que cela va produire pour l'anticiper.

Merci encore pour vos réponses

[jiherve]

Merci beaucoup pour vos réponse ça m'aiguille deja bien dans quel domaine je dois chercher un peu plus.

Concernant mon apllciation c'est en réalité un tag rfid a 13.56MHz que je veux placer dans une capsule metallique et j'aimerais prévoir un peu le décalage en fréquence que cela va produire pour l'anticiper.

Merci encore pour vos réponses

Bonjour
là je suis perplexe un tag RFID dans une boite métallique c'est trés surprenant comme usage.
JR

[f6bes]

Bjr jiherve,
Ben au cas ou il y aurait des idée d'évasion dans l'air !!

Invivus,
Si tu mets ton circuit dans une boite METALLIQUE, ça s'appelle "cage de faraday".
On ne rentre pas, on ne sort !!
A+

[invite2a143378]

Bonjour,

Les transfos FI dont parle Gienas avaient généralement un blindage percé d'un trou, qui permettait de passer un tournevis afin de régler le noyau de la self. Sans cette précaution, on aurait modifié la fréquence d'accord en mettant le blindage en place.

Pour ajuster la valeur d'une self sans en modifier le bobinage, on peut:
- y introduire un matériau magnétique, ce qui augmentera sa valeur,
- y introduire un matériau bon conducteur, ce qui diminuera sa valeur.
Ces procédés sont utilisés pour le réglage fin de la valeur des selfs des LC accordés: le mandrin est taraudé et on y vis un noyau fileté de ferrite pour augmenter la valeur de la self (diminution de la fréquence d'accord du LC), et un noyau de laiton fileté pour diminuer la valeur de la self (augmentation de la fréquence d'accord).

Même si l'on approche seulement le matériau, sans l'introduire, on obtient déjà un léger effet: augmentation de L avec la ferrite, diminution de L avec le cuivre ou le laiton, du moment que cette ferrite ou ce matériau conducteur est placé sur le chemin des lignes de flux (donc à l'intérieur ou à l'extérieur du bobinage).

Si l'on approche un matériau conducteur d'une self associée à un condensateur placé en série ou en parallèle avec elle, et si on s'intéresse à la variation de fréquence de résonance du circuit LC qui en résulte, on doit considérer deux effets:
-la variation de la valeur de L (citée plus haut)
-la variation de la valeur de C. En effet, le matériau conducteur que l'on approche du LC agit avec l'espace qui le sépare de L, de C, et de leur connexions, comme un condensateur placé en parallèle avec L et C, et qui va donc diminuer la fréquence de résonance du circuit LC. C'est vrai aussi d'ailleurs si l'on approche un matériau isolant de permittivité diélectrique relative>1: remplaçant partiellement le diélectrique air par un diélectrique de permittivité diélectrique plus grande que l'air, il a lui aussi pour effet une augmentation de C.

Alors, pour savoir si la fréquence d'accord va augmenter ou diminuer lorsqu'on approche un matériau d'un LC, on doit considérer trois cas:

- si l'on approche d'un LC un matériau isolant de permittivité diélectrique relative > 1, on obtient une augmentation de C et donc une diminution de la fréquence de résonance.
- si l'on approche d'un LC un matériau magnétique, on obtient une augmentation de L (et de C si le matériau magnétique approché n'est pas parfaitement isolant) et donc une diminution de la fréquence de résonance.
- si l'on approche d'un LC un matériau conducteur mais non magnétique, on obtient une diminution de L (qui tend à élever la fréquence de résonance) et une augmentation de C (qui tend à abaisser la fréquence de résonance). Dans ce cas, on ne peut donc pas savoir sans quantification si le matériau qu'on approche va augmenter ou diminuer la fréquence de résonance du LC.

Bonne nuit !

Jean Antoine

[gienas]

Bonjour Jean Antoine et tout le groupe

Bravo pour ces compléments, qui rappellent plein de souvenirs

Les techniques "actuelles" tendent à faire oublier ces comportements pourtant élémentaires.

... Même si l'on approche seulement le matériau, sans l'introduire, on obtient déjà un léger effet: augmentation de L avec la ferrite, diminution de L avec le cuivre ou le laiton, du moment que cette ferrite ou ce matériau conducteur est placé sur le chemin des lignes de flux (donc à l'intérieur ou à l'extérieur du bobinage) ...

Pour compléter ces constatations, on peut ajouter qu'il faut utiliser des tournevis à "lames" isolantes, généralement en plastique dur. Toute tentative d'utiliser un tournevis fin, normal, à lame acier devenant un véritable casse tête.

De la même manière, mais pas pour des raisons d'inductances mais seulement de capacité parasite, un "outil" similaire est requis pour ajuster les sondes d'oscilloscopes, où une lame métallique complique souvent le réglage précis.

[invite7f26bde9]

Bonjour!

Je fais remonter ce topic car je suis un peu dans le même cas...
J'ai mois aussi "mis au point" un dispositif RFID fonctionnant à 13.56 MHz, et grâce à certains du forum que je remercie au passage, il fonctionne bien avec une distance de lecture de 2 cm environ... Je dois maintenant l'intégrer dans une cavité métallique, et la évidemment rien ne marche.

D'après ce que j'ai lu, il s'agirait de la fréquence désaccordée du système...
Est ce qu'il faut tout refaire sachant que mon lecteur émet à 13.56? c'est à dire refaire entièrement le lecteur? Rajouter des capas en parallèle? Blinder l'antenne et le tag?

De plus j'ai vu sur internet des tags à la bonne dimension qui sont conçus pour évoluer dans un environnement métallique.. Quelqu'un les a t il utilisés?

merci d'avance pour votre aide

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je ne comprends pas très bien votre problème. Si vois voulez détecter des champs électromagnétiques, ce n'est pas à l'intérieur d'une boîte métallique quee cela marchera le mieux!
Si vous blindez l'antenne et/ou le tag, vous pourrez être sur que le tag ne sera jamais détecté.

Au contraire, il faut laisser libre passage aux ondes radio.

Au revoir.

[inviteede7e2b6]

Si vous blindez l'antenne et/ou le tag, vous pourrez être sur que le tag ne sera jamais détecté.

ne serait-ce point le but recherché , pour un usage que la morale réprouve

il faut parfois savoir lire entre les lignes

[f6bes]

Bjr Ciane,
Met donc un poste à transistor (à pile) HORS et DANS une cocotte minute fermée.
Une fois dans le cocotte il ne recoit plus d'onde ( cage de faraday) et il ...........ne fonctionne plus.
Il faut AU MOINS créer un chemin (antenne) pour que les ondes puissent etre véhiculées jusqu'au récepteur.
C'est pareil si tu ENFERMES complétement ton "montage" et antenne , dans une boite métallique fermée.
Hors de cela (pas de chemin) point de salut.
A+

[Tropique]

Bonjour!

Je fais remonter ce topic car je suis un peu dans le même cas...
J'ai mois aussi "mis au point" un dispositif RFID fonctionnant à 13.56 MHz, et grâce à certains du forum que je remercie au passage, il fonctionne bien avec une distance de lecture de 2 cm environ... Je dois maintenant l'intégrer dans une cavité métallique, et la évidemment rien ne marche.

D'après ce que j'ai lu, il s'agirait de la fréquence désaccordée du système...
Est ce qu'il faut tout refaire sachant que mon lecteur émet à 13.56? c'est à dire refaire entièrement le lecteur?

Le fait de mettre la bobine dans une cavité métallique (ouverte sur une face, je présume) aura un certain nombre d'effets:

-Une diminution de l'inductance, qui va modifier l'accord. Pourrait être compensé par l'ajout de spires au l'augmentation de la capa d'accord.

-Une diminution de sensibilité: une partie du champ émis par le tag sera intercepté et n'atteindra pas la bobine.

-Un amortissement du Q, à cause des pertes supplémentaires dans les masses métalliques. Si c'est gênant, pourrait éventuellement être (partiellement) compensé par un rapport L/C plus faible.

[invite7f26bde9]

Bonjour,

Et merci pour vos réponses!

En fait je me suis mal exprimée.. Le système a déjà été développé il y a 6 ans, et l'identification des objets se faisaient alors à l'aide de code barre. Il fallait sortir l'objet, le mettre devant le lecteur et le remettre à sa place. Ses objets sont stockés dans des cassettes en métal, dans un cylindre de profondeur 4cm a peu près et de diametre 16 mm. Les objets sont au fond.

Il faut donc changer ce système code barre par un système RFID pour reconnaitre directement dans les cassettes les échantillons, sans les sortir car cela les abime beaucoup.

Voila pourquoi je dois lire dans un environnement métallique.

Le dispositif est déja fait, donc je ne peux rien changer sur le materiau des cassettes.

Avec un dispositif RFID classique, ca ne marche pas. Ma question était: conaissait vous un moyen de palier à ce problème, sachant que j'ai vu dans le commerce des tag "pour environnement metallique".
Quelqun les a t il essayés?
Ou s'agit il seulement d'un problème de "tune" de l'antenne (circuit résonnant LC)?

J espère avoir réussie a peu près à m'exprimer correctement

Merci d'avance !!

[invite6dffde4c]

Re.
Si le tag est à l'intérieur du tube métallique, je ne vois pas comment cela pourrait fonctionner.

Peut-être que si on peut déboucher le tube, on pourrait atteindre le tag à l'intérieur. Mais il va falloir jouer serré (surtout pour les ondes radio), car les dimensions du tube sont très inférieures à λ/2 qui est la fréquence de coupure basse pour un tube.

A+

[inviteb8ce8623]

et tu n'aurais pas la possibilité de fixer ton tag a l'exterieur de ta boite métallique parceque comme l'on dit beaucoup de personne avant moi pour lire un tag dans un boite metallique ou meme juste derriere une simple plaque en métal ça va etre un peu dur

[Tropique]

Les tags et lecteurs pour environnement métallique ont vraisemblablement des pièces en ferrite qui focalisent les lignes de champ et minimisent les influences extérieures. Mais avec le rapport diamètre/profondeur que tu donnes, je crains que ce ne soit impossible, surtout si ton tag est au fond, contre le métal.

[f6bes]

Bjr ciane,
"..Ses objets sont stockés dans des cassettes en métal, dans un cylindre de profondeur 4cm a peu près et de diametre 16 mm. Les objets sont au fond.."

Reste peut etre la solution de créer une antenne (émission) du diamétre voulue (une bobine)
qui se placerait juste au dessus de l'ouverture de ton tube et envoyer suffisamment de puissance pour atteindre le tag au fond.

Reste à savoir (j'en doute) si ton tag "résonne" sur la bonne F au fond de son trou.
Si TOUS tes tags sont désaccordés par la présence trop proche de tes boites , c'est pas gagné.

Y a qq chose qui m'échappe dans cette hsitoire.
Je suppose que l'on commence par s'intéresser d'abord à le DISTANCE de LECTURE et qu'ensuite on essaye de respecter cette distance et on CONCOIT les "supports" en fonction de ce que l'on veut atteindre.
Là on essaye de faire l'inverse !!
Au fait les boites, pourquoi ne seraient elles pas en plastique (ça supprime au moins le désaccord)
A+

[invite7f26bde9]

Tout bete! Les boites ne sont pas en plastique pour deux raisons:

Ils sont fabriqués par une société extérieur => je peux peut être téléphoner pour demander de changer leur boites?
Les échantillons à identifier sont aimanté au fond des cassettes..

Oui oui mon installation est complexe..

J'avais pensé a faire une antenne qui ne rentrerai pas dans le métal, mais juste à la bordure, avec une plus grande distance de lecture en effet, mais comme mon chef avait précisé qu'il fallait aller les chercher au fond et qu'il n'est pas commode.. ben j'essaye vainement de trouver un truc qui marche!

Sinon j'avais pensé à bobiner autour d'une ferrite type "trident" je sais pas comment ça s'appelle, afin de canaliser les lignes de champs.. Mais je ne sais même pas si ca existe avec mes dimensions..

[Tropique]

Ca s'appelle un "E", mais compte tenu de la forme du trou, un demi-pot serait plus approprié. C'est d'ailleurs ainsi que sont faits les capteurs de proximité pour environnements métalliques.

[invite7f26bde9]

merci! je vais essayer avec un pot ferrite et tester plein de choses!

merci à tous pour votre aide

[f6bes]

Ils sont fabriqués par une société extérieur => je peux peut être téléphoner pour demander de changer leur boites?
Les échantillons à identifier sont aimanté au fond des cassettes..

.

Bsr à toi,
A/La société "extérieure" se plie ,je le pense, aux demandes du client.
B/ Rien n'interdit un "fond de panier" métallique ou aimant noyé dans le plastique.
A+

[f6bes]

Bjr à tous,
Qq petites questions à propos des tags:
Dans le cas présent les tags sont "liés" à un objet métallique (puisque maintenu par un aimant).
La seule présence de l'objet "métal" ne détruit elle pas la F de résonnance du tag (je suppose que le tag est "plaqué" sur l'objet).
En clair peut on poser des tags sur des objets métals, sans inconvénient ?
Grosso modo, ça ressemble à quoi et quelles dimensions (je suppose une bobine imprimée et un "cafard").
J'ai trouvé cela:
http://www.edgb2b.com/JMD_Marquage_I...r-societe.html
Mais dans le cas présent diametre 16 mm ou c'est y qu'on le place ?
A+

[invite7f26bde9]

Bjr!!

Après quelques recherches j'avais trouvé ca :

http://www.mbbs.ch/content/view/38/111/lang,fr/

donc à priori c'est possible, mais je n'ai pas pu tester (la société est en vacance)!!

[invite6dffde4c]

Bonjour.
C'est très intrigant.
L'effet de peau à 125 kHz est déjà très important, et c'est qui est curieux est qu'il ne semble pas avoir une limite à l'épaisseur du métal.
J'aimerais connaître "l'astuce"... si c'est vrai que ça marche.
Au revoir.