Bonjour,
je cherche la formule qui donne l'intensité du courant dans une bobine soumise à un champ magnétique.
Il s'agit de réaliser un capteur de champ magnétique pour un chariot filoguidé: un courant i variant à une fréquence f circule dans un fil placé sur le sol, créant ainsi un champ magnétique B. Le capteur doit donc délivrer un courant i2 à la meme fréquence f (i2quelques mA, i quelques ampères).
Merci d'avance
Bonjour
Il va falloir être plus précis sur la configuration de la bobine. Il est important de connaître la géométrie de la bobine (forme, dimensions, nombre de tours de fil), sa position par rapport au fil de guidage, la présence et les caractéristiques de circuits canalisant le flux magnétique (noyau de fer de la bobine, présence de pièces métalliques), la résistance interne de la bobine et les caractéristiques électriques du circuit de mesure du courant...
Je peux néanmoins donner une première réponse, en adoptant des hypothèses simples, afin de donner un ordre d'idée.
Supposons une bobine rectangulaire à air (dépourvue de noyau de fer) de largeur L et de hauteur H, composée de N tours de fil et présentée verticalement, à une distance D du fil de guidage.
Le courant i du fil de guidage crée à une distance d un champ:
avec
Le flux créé par ce courant au travers de la bobine est:
La force électromotrice induite correspondante est:
Si l'on connecte la bobine à l'entrée haute impédance d'un amplificateur de tension, on peut donc s'attendre à trouver une tension efficace:
(avec f et I respectivement la fréquence et la valeur efficace du courant dans le fil de guidage).
Bjr Julien,
Si je comprends bien le fil transportant le courant
(qq ampéres) va traverser cette bobine.
Le courant induit dans cette bobine (capteur) va
dépendre du nombre de tours de la bobine, du courant
inducteur , de la longeur de cette bobine et SURTOUT de la réalisation MECANIQUE .
Le couplage (mécanique) entre primaire (fil) et secondaire (bobine) jouant une part non négligable
dans la détermination du courant secondaire.
Cordialement
Exemple d'application numérique:
Soit une bobine de hauteur H=10 cm, de largeur L=10 cm, constituée de N=200 tours de fil, et placée à D=2 cm du fil de guidage qui est parcouru par un courant I=10A à f=50Hz. On obtient:
22,5mV c'est près peu ! On a donc tout intérêt à optimiser le système, notamment:
- en canalisant le flux magnétique à l'aide d'un noyau avec une forme et dans un matériau adaptés
- en diminuant la distance entre le fil de guidage et la bobine (de son noyau)
- en augmentant le nombre de tours de fils de la bobine
- en augmentant la fréquence et la valeur du courant de guidage.
.
En fait, la bobine sera au dessus du fil, qui sera posé sur le sol (en théorie, il est meme sensé etre enterré). Je ne connais pas les caractéristiques de la bobine, je cherche justement à les déterminer pour obtenir un courant exploitable par le microcontroleur (via un convertisseur courant/tension)
J'ai oublié de préciser qu'il s'agit d'un PPE (projet personnel encadré) donc un modèle reduit des systemes réels
Il faut donc d'abord voir ce qu'il est possible de faire "mécaniquement" au niveau de circuit magnétique de la bobine (le noyau) afin de capter un maximum de flux, avant d'en déduire le nombre de tours de fils nécessaires à la bobine en fonction du courant, de la fréquence et de la profondeur d'enterrement du fil de guidage.
Comme je suppose qu'il s'agit seulement d'une mesure de champ à des fins de guidage, et non un transfert d'énergie (alimentation à distance par le fil de guidage), je pense qu'il est plus sage, intellectuellement parlant, de s'intéresser à la tension de sortie de la bobine branchée sur un récepteur à forte impédance (un AOP, par exemple). Sinon la self-induction de la bobine risque de créer des complications dans le montage et dans l'explication des mesures obtenues. C'est un avis tout personnel.
En fait le fil sert juste à transferer des informations (marche avant, marche arrière, arret) puisque le chariot se deplace en ligne droite. J'avais donc pensé faire: une fréquence f1 correspondrait à la marche avant, f2 à la marche arrière, une abscence de signal à l'arret.
En effet, le chariot est alimenté sur batterie.
Le fil sera simplement posé sur le sol
Bjr Julien,
Tu pourrais t'inspirer de solutions genre "détecteur de canalisation" (détecteur de métaux).
J'ai eu utilisé ,pour le repérage de conduits électriques
enterrées, de tel dispositif.
L'appareil permettait en fonctionnement "statique" la
détection de cable à 1m de profondeur.Bien sur les
cables étaient parcourus par un courant (380/220v).
Je suppose qu'en sortie de ton capteur le niveau de signal récupéré sera faible, une amplification avant
utilisation s'avérera certainement nécessaire.
Cordialement
Et dans ce cas, quelle est la relation entre le champ magnétique (qui varie entre 0 et une valeur B) et la tension en sortie de la bobine?Envoyé par PA5CAL
Les formules que j'ai indiquées (toujours dans le cas d'une bobine sans noyau) c'est-à-dire
Seulement, B va être plus compliqué à exprimer, parce qu'il va provenir à la fois du courant i circulant dans le fil de guidage et du courant induit i2 circulant dans la bobine, ces deux courants dépendant eux-mêmes des caractéristiques électriques des circuits formés par les conducteurs et les appareils auxquels ils sont connectés (le générateur de courant pour le fil de guidage, et le circuit de mesure pour la bobine).
Faute de précision sur la configuration géométrique et électrique du système, je ne voudrais pas me lancer dans une explication qui ne serait ni plus ni moins qu'un cours sur l'électromagnétisme, ce qui risque d'être assez long, et qu'on pourrait d'ailleurs trouver facilement déjà tout fait sur les sites web universitaires.
On n'est qu'au début de notre projet, il n'y a pas grand choses de décidé. La bobine se situera au dessus du fil à une distance encore à déterminer (environ 1cm, peut etre moins). La variation de courant sera probablement obtenue à partir d'un hacheur couplé à un convertisseur tension courant. D'après les premières approximation, le champ magnetique sera tres faible, quelques micro Teslas (courant de quelques ampères maximum)
Les données fournies par la bobine devront etre exploitées par un microcontroleur PIC , il faudra pouvoir distinguer 3 cas: fréquence f1 dans le fil de guidage, ou f2 ou rien du tout.
Finalement, après discussion avec le prof, on va travailler avec la tension aux bornes de la bobine. Est ce que quelqu'un pourrait me donner la relation entre la tension aux bornes de la bobine et le champ magnetique auquel elle est exposée (et des autres parametres de la bobine bien sur) dans le cas d'une bobine avec un noyau.
Merci
Personne n'a une idée?
Google est ton ami: "inductance calcul", premier lien trouvé:
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM34/RM34a01.html
A+
Ne soldez pas grand mère, elle brosse encore.
Ce n'est pas l'inductance, mais la fem induite par un champ magnetique variable, que je cherche à calculer. Je cherche l'equivalent de cette formule:
De plus, j'ai déjà passé plusieurs heure à chercher sur google et je n'ai pas trouvé ce que je cherche.
personne ne connait cette formule?
Bonsoir
La force électromotrice (f.e.m.) induite dans la bobine sera toujours égale, à un coefficient près, à la variation dans le temps du courant dans le fil de guidage. Mais le coefficient en question est difficile à déterminer.
Comme je l'indiquais dans mon premier post, beaucoup de paramètres interviennent dans le calcul. Au-delà des considérations purement géométriques concernant la bobine, son noyau magnétique et les éléments ferromagnétiques parasites présents à proximité, il faut également considérer la perméabilité magnétique relative des éléments en présence. Autant dire qu'il n'y a pas de formule miracle pour tous les cas possibles. Je dirais même qu'il y a une formule différente pour chaque cas.
Dans le cas très "simple" que j'ai exposé, c'est-à-dire une bobine placée dans un milieu homogène de perméabilité relative unitaire, avec des hypothèses précises sur la géométrie de l'ensemble, j'ai pu déterminer une formule de la force électromotrice induite.
Faire de même en présence d'un noyau magnétique est beaucoup plus compliqué, car la seule modification de la perméabilité magnétique d'un des éléments présents modifie toute la géométrie des lignes de champ, et donc l'expression de la formule finale.
Bonjour Julien,
Ton problème est celui de la tension reçue dans un cadre de reception par une antenne.
Pour te donner une idée des valeurs attendue, voilà de quoi cogiter:
Pour éviter les mélanges entre harmoniques, tu peux utiliser 1 MHz et 800 KHz par exemple, pour F1 et F2.Emission:
Le champ electrique d'une antenne simple fil est:
FµV/cm = Racine carré de 9 10^7 fois la puissance emise en Watts divisé par la distance en centimètres.
Résultat en µVolt/centimètre.
Reception:
EµV = FµV/cm * Hauteur effective du cadre recepteur en cm
Application numérique:
puissance emise de 1 Watt
Lo = Longueur d'onde de 300 00 cm (f=1 mégaHertz)
N = cadre de 100 spires placé à 10 cm
S = surface du cadre 30 cm^2
Heff du cadre = 2Pi*N*S/Lo = 0,628 cm
FµV/cm = (Rac de 9 10^7 ) / 10 cm = 948,68 *V/cm
EµV = FµV/cm * 0,628 = 595 µV
soit environ 0,6 mV
Le cadre de reception doit être une bobine plate et dirigé parallelement au fil emetteur, le plan Nord-Sud dirigé à 90° du fil.
Mais rien n'empeche 8 et 10 MHz, le problème se reportera sur la fabrication de la source.
Le cas du filoguidage me semble assez peu réalisable, vu qu'il faut bien l'alimenter par les 2 bouts, une autre solution serait de faire une boucle allé-retour, ce qui ferait une bobine d'une seule spire.
Dans ce cas, le problème est different, on a affaire à un simple transformateur 1sp/100sp par exemple.
Le rapport de transformation devenant proportionnel au rapport des nombres de spires et au coefficient de couplage qui dépend de la surface respective de chaque bobine.
Je crois que seule l'experimentation pourra donner une valeur exacte, mais je pense qu'avec un coeff de couplage de 0,01 la tension induite sera proche de celle trouvée au borne du filoguide en boucle.
ça reste à démontrer...
Un avantage du simple fil, alimenté comme un antenne simple, par un seul bout, est que sa longueur devient modulable à volonté, ce n'est pas le cas d'une boucle.
Voilà, la balle est dans ton camp.
L'electronique, c'est fantastique.
j'avais pas les yeux en face des trous...
je récapépéte:
ça va déjà mieuxEmission:
Le champ electrique d'une antenne simple fil est:
FµV/cm = 10^6 * Racine carré (de 90 fois la puissance emise en Watts) divisé par la distance en centimètres.
Résultat en µVolt/centimètre.
Reception:
EµV = FµV/cm * Hauteur effective du cadre recepteur en cm
Application numérique:
puissance emise de 1 Watt
Lo = Longueur d'onde de 300 00 cm (f=1 mégaHertz)
N = cadre de 100 spires placé à 10 cm
S = surface du cadre 30 cm^2 (5 * 6)
Heff du cadre = 2Pi*N*S/Lo = 0,628 cm
FµV/cm = 10^6 * (Rac de 90 * 1w ) / 10 cm = 948680 µV/cm
EµV = FµV/cm * 0,628 = 595000 µV
soit environ 0,6 V
L'electronique, c'est fantastique.
