Mesurer la résistance d'un connecteur

[antoninelghozi]

Bonjour à tous,

Je suis en stage dans une boîte qui crée des drones et il m'a été demandé de faire des études répétées sur des connecteurs (ça va du XT60, Traxxas, ... au connecteur industriel banane).
Je dois donc avant tout mesurer la résistance et donc la chute de tension induite par ces connecteurs, en fonction du courant les traversant. Ainsi, j'ai pensé à deux montages possibles :

- Au niveau des soudures du connecteur mâle et femelle, je soude également un petit câble court (circuit de mesure de la chute de tension) que je branche directement à un multimètre Fluke

- J'ouvre légèrement la protection plastique du connecteur (ou pas), et je touche avec des pointes de mesure le bout des conducteurs des connecteurs (afin de ne pas choper la résistance des soudures)

Le souci principal est donc le suivant : la chute de tension mesurée sera de l'ordre du mV car la résistance de ces connecteurs avec conducteur plaqué or est inférieure à 1mΩ. Du coup, si j'utilise la première idée avec les fils soudés, je vais rajouter pas mal de résistance avec les soudures (significatif au vu des résistances mesurées). Pour la deuxième idée, même problème car en touchant avec un pointe le conducteur, la surface de contact ne sera pas très élevée (pour un courant de 30A par exemple). Ainsi, comme je dois tester plusieurs fois les mêmes connecteurs, je dois avoir la même résistance à chaque fois pour le circuit de mesure. Or, je serai obligé de déssouder et ressouder à chaque fois (ou toucher avec la pointe différement), donc variation du paramètre que je veux mesurer, à cause de la manière dont il est relevé...

Le souci secondaire est : Je ne connais pas bien les sources de courant et je dois en utiliser une pour tester mes connecteurs sous plusieurs intensités bien stables. Du coup, dois-je mettre une charge pour ne pas court-circuiter ma source de courant ?

Merci d'avance à tous, n'hésitez pas à me dire si de base je ne pars pas où il faut ou que je vois le problème sous le mauvais angle. Mes premières idées sont là pour vous montrer où j'en suis dans ma réflexion
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[Antoane]

Bonjour,

L'avantage de la méthode de mesure en 4 fils, qui utilise deux fils pour apporter le courant de mesure et deux autres pour mesurer la tension (dans ces fils circule le courant de fuite du voltmètre, quasi-nul), c'est qu'elle est immune à la résistance de chaque fil.

Tu envoies le courant de mesure (les 30 A) via les connections dédiées, "faites pour" du connecteur (par brasure, sertissage, vissage.... celon le type de connecteur) et
Tu peux donc avoir une grande et tu peux mesurer la tension perdue dans le connecteur en te débrouillant pour prendre les contacts de la mesure comme tu peux, sans te soucier de la résistance du contact (puisque quasi-aucun courant ne passe au travers).
Quelques points auxquels faire attention :
- ne pas modifier la distribution des courants / potentiels au sein du connecteur à cause de ta prise de mesure de tension (e.g. : ajouter une brasure diminue localement la résistance du connecteur) ;
- si tu fais un contact pressé (quasi-mesure sous pointes), être sûr qu'il ne se forme pas de barrière de potentiel (j'aurai du mal à être plus précis) ;
- il faut essayer de bien te représenter la distribution de courant et de potentiels pour savoir ou précisément prendre la mesure de tension, en fonction de ce que tu veux mesurer précisément : résistance de contact, résistance global du connecteur, résistance du connecteur excluant la liaison entre le connecteur et le fil de sortie (i.e. du sertissage, brasure, etc.) Une simulation FEM peut aider.
Fais des schémas et des dessins représentant :
- la physique du connecteur (qui rentre dans qui, où est le contact, avec quelle symétrie, etc.)
- l'électronique du connecteur (où sont les différentes résistances, lesquelles sont négligeables, lesquelles sont importantes pour ton travail, etc.)

[DAUDET78]

Le souci principal est donc le suivant : la chute de tension mesurée sera de l'ordre du mV car la résistance de ces connecteurs avec conducteur plaqué or est inférieure à 1mΩ.

donc il faut bien faire une mesure avec 4 fils (Méthode KELVIN)

Tu as des appareils pour ça : https://www.sefelec.fr/fr/MICROHMMET...E-OHMMETRE.php

La résistance des deux fils qui amènent le courant ne rentre pas en ligne de compte dans la mesure. Les deux fils de mesure de la tension doivent être directement sur les broches du connecteur ( c'est le plus délicat à faire)

Je ne connais pas bien les sources de courant et je dois en utiliser une pour tester mes connecteurs sous plusieurs intensités bien stables. Du coup, dois-je mettre une charge pour ne pas court-circuiter ma source de courant ?

Par définition, un générateur de courant délivre un courant quelque soit la charge (de résistance pas trop grande !) . Donc le court-circuit ne le gêne pas

PS : généralement, la mesure se fait en courant AC afin de ne pas être tributaire des effets de couple thermoélectrique

[antoninelghozi]

Un grand merci tout d'abord pour ta réponse supra complète.

Je précise donc que les connecteurs mâles et femelles seront soudés avec un fer, aux câbles. Et, que je voudrais mesurer uniquement la résistance des connecteurs sans la résistance des soudures des câbles de puissance.

Tu envoies le courant de mesure (les 30 A) via les connections dédiées, "faites pour" du connecteur (par brasure, sertissage, vissage.... celon le type de connecteur) et tu peux donc avoir une grande et tu peux mesurer la tension perdue dans le connecteur en te débrouillant pour prendre les contacts de la mesure comme tu peux, sans te soucier de la résistance du contact (puisque quasi-aucun courant ne passe au travers).

Je pense donc que je vais utiliser la première méthode soit la mesure 4 fils, avec "séparation" de la puissance et de la mesure. Je vais probablement souder des petits câbles aux mêmes endroits où les câbles de puissance sont soudés sur les conducteurs des connecteurs.

Il faut essayer de bien te représenter la distribution de courant et de potentiels pour savoir ou précisément prendre la mesure de tension, en fonction de ce que tu veux mesurer précisément : résistance de contact, résistance global du connecteur, résistance du connecteur excluant la liaison entre le connecteur et le fil de sortie (i.e. du sertissage, brasure, etc.) Une simulation FEM peut aider.

Des points très intéressants que tu soulèves la et c'est cela dont je me méfie. Je voudrais donc mesurer la résistance globale du connecteur incluant la résistance de contact entre les connecteurs mâle et femelle, mais excluant la liaison entre le connecteur et le fil de sortie.

L'électronique du connecteur (où sont les différentes résistances, lesquelles sont négligeables, lesquelles sont importantes pour ton travail, etc.)

J'ai donc la résistance de contact entre les connecteurs mâle et femelle (la plus grande) et la résistance du conducteur plaqué or (négligeable je pense).

Je ne pense pas bien avoir compris comment la mesure 4 fils va me permettre de mesurer cela précisemment. Je ne comprends pas bien en quoi la résistance des soudures sera "exclue" alors que du même ordre que la résistance de contact entre les conducteurs des connecteurs. J'ai fait des schémas électriques et pratiques en modélisant le connecteur par 3 résistances en série (résistance des soudures connecteur/fil, et résistance global du conducteur). Et il y a ces résistances dûes aux soudures qui sont incluses dans mon circuit de mesure. Je suis perdu x)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

J'ai fait des schémas électriques et pratiques en modélisant le connecteur par 3 résistances en série (résistance des soudures connecteur/fil, et résistance global du conducteur). Et il y a ces résistances dûes aux soudures qui sont incluses dans mon circuit de mesure. Je suis perdu x)

Il faut y ajouter la résistance des fils reliant le conecteur à l'alimentation de puissance et les fils reliant le connecteur au voltmètre.
Il faut également tracer le chemin du courant de mesure, les chutes de tension "utiles" (i.e. à mesurer) et parasites (i.e. à compenser, ou assimilable).
Puis : http://forums.futura-sciences.com/el...s-jointes.html

[antoninelghozi]

Tu as des appareils pour ça : https://www.sefelec.fr/fr/MICROHMMET...E-OHMMETRE.php

Je ne vais pouvoir utiliser "qu'un" multimètre Fluke malheureusement.

La résistance des deux fils qui amènent le courant ne rentre pas en ligne de compte dans la mesure. Les deux fils de mesure de la tension doivent être directement sur les broches du connecteur (c'est le plus délicat à faire)

Pour la résistance des fils de puissance on est daccord. Mais qu'en est il des résistances des soudures que je vais faire entre les broches et les fils de mesure. Ca je ne comprends pas

Par définition, un générateur de courant délivre un courant quelque soit la charge (de résistance pas trop grande !) . Donc le court-circuit ne le gêne pas

C'est bien ce que je pensais. Donc nickel pour le courant stable.

PS : généralement, la mesure se fait en courant AC afin de ne pas être tributaire des effets de couple thermoélectrique

Très intéressant ! Je verrai si nous avons des sources de courant AC.

[antoninelghozi]

Il faut y ajouter la résistance des fils reliant le conecteur à l'alimentation de puissance et les fils reliant le connecteur au voltmètre.
Il faut également tracer le chemin du courant de mesure, les chutes de tension "utiles" (i.e. à mesurer) et parasites (i.e. à compenser, ou assimilable).
Puis : http://forums.futura-sciences.com/el...s-jointes.html

Je vais essayer de faire un schéma pas trop crade

[antoninelghozi]

En faisant les schémas je me heurte à un problème de type "prise de tête". Comme le courant passe dans une broche du connecteur puis l'autre, je suppose que je devrai multiplier la valeur de résistance trouvée par deux ?

Voici les schémas :
Voltage drop diagram.png
Voltage drop electric diagram.png

[DAUDET78]

je suppose que je devrai multiplier la valeur de résistance trouvée par deux ?

La tension que tu mesures correspond à la résistance de un ou de deux contacts ?

[antoninelghozi]

La tension que tu mesures correspond à la résistance de un ou de deux contacts ?

Je dois mesurer la chute de tension induite par le connecteur qui est constitué d'une partie mâle venant se ficher dans une partie femelle. Chaque partie comprend deux broches.
Voila pourquoi je me dis qu'avec le montage du schéma je vais devoir multiplier la valeur trouvée par deux pour trouver la résistance des deux conducteurs du connecteur.

Par contre je ne comprends toujours pas l'histoire de la résistance de soudure non prise en compte...

[Antoane]

Bonjour,

Dans le cas d'un connecteur XT60, par exemple :
une solution peut consister à braser les fils de puissance (force) "normalement" sur le connecteur (i.e. dans le trou fait pour) et à braser les fils de mesure (sense) sur l'extérieur (cf PJ).


Difficile de dire exactement ce qui est mesuré avec ce set-up, mais c'est quelque chose compris entre :
- la résistance de contact
et
- la résistance de contact + la résistance de la portion métallique du connecteur.


Il faudra multiplier par deux, ou faire deux mesures de tension et les sommer.


Pense que, généralement, les résistances de contacts sont a priori assez peu reproductibles. Avoir des contacts neufs et propres peut aider.

[antoninelghozi]

Difficile de dire exactement ce qui est mesuré avec ce set-up, mais c'est quelque chose compris entre :
- la résistance de contact
et
- la résistance de contact + la résistance de la portion métallique du connecteur.

Alors encore une fois je ne comprends pas pourquoi il n'y a pas une 3ème option : résistance de contact + résistance du conducteur + résistance des soudures + résistance des cables. J'ai vrmt un problème avec ça :/

Il faudra multiplier par deux, ou faire deux mesures de tension et les sommer.

Ah cool je suis pas trop largué !

Pense que, généralement, les résistances de contacts sont a priori assez peu reproductibles. Avoir des contacts neufs et propres peut aider.

Pas un problème ça ! Justement j'ai plein de connecteurs neufs. Je vais tester aussi la chute de tension après plusieurs cycles d'embrochage.

[Antoane]

Alors encore une fois je ne comprends pas pourquoi il n'y a pas une 3ème option : résistance de contact + résistance du conducteur + résistance des soudures + résistance des cables. J'ai vrmt un problème avec ça :/

Avec le circuit ci-dessous :

tu mesures effectivement la résistance d'une partie des câbles.
Pas avec le schéma donné précédemment.

Difficile de dire exactement ce qui est mesuré avec ce set-up, mais c'est quelque chose compris entre :
- la résistance de contact
et
- la résistance de contact + la résistance de la portion métallique du connecteur.

Il n'y a ici qu'une seule option, mais deux tirets car on ne sais pas trop ou se trouve la vérité.

[antoninelghozi]

Avec le circuit ci dessous, tu mesures effectivement la résistance d'une partie des câbles.
Pas avec le schéma donné précédemment.

Je ne suis pas clair. Je récépatate. Je comprends que le dernier schéma donné va entraîner l'ajout de résistance dûe aux câbles (mais je parlais précedemment des câbles du circuit de mesure). Mais je ne parle pas de cela. Je parle des points de soudure à l'étain. C'est ça mon problème. Tu as modifié mon schéma en enlevant la résistance des points de soudure du circuit de mesure (soudé sur le conducteur à l'extérieur comme tu me l'as montré). Je ne comprends pas pourquoi. Parce que pour moi même à courant faible, la résistance de contact du connecteur et la résistance des conducteurs sont du même ordre.

[Antoane]

Bonjour,

Il faut raisonner en tension plus qu'en résistances.
Sur ce schéma équivalent :

Quelle est la tension mesurée par le voltmètre en fonction du courant de mesure (~30 A) fourni par I1 et du courant de fuite du voltmètre ?

[antoninelghozi]

Il faut raisonner en tension plus qu'en résistances.
Sur ce schéma équivalent, quelle est la tension mesurée par le voltmètre en fonction du courant de mesure (~30 A) fourni par I1 et du courant de fuite du voltmètre ?

Bonjour à toi Antoane. Je ne maîtrise pas bien la notion de courant de fuite. Avant de répondre il me faudrait quelques précisions. Pour moi il y a un courant de 30A qui traverse la maille de droite dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Et la jsuis pas trop sûr, un courant de fuite qui traverse la maille de gauche dans le sens des aiguilles d'une montre ?

[Antoane]

Oui pour la maille de droite, mais le courant dans celle de droite tourne dans le sens antihoraire : le voltmètre se modélise par une résistance.

Cependant, cela importe assez peu : il suffit de mettre un "moins" devant le courant dans les équations pour que cela fonctionne. Autrement dit : il n'est pas nécessaire de connaitre le sens de circulation physique du courant pour écrire des équations

[antoninelghozi]

Voila le schéma complet, je ne sais pas si il est bon :
IMG_20170801_145959_01.jpg

Je pense que je dois trouver ce que jappelle Uv, la tension aux bornes du voltmètre (modélisé par une résistance).
Ainsi, j'ai : Uv = Uc - U4 - U3 (loi des mailles dans la maille de gauche)
Puis, Uv = Rc * (I1 - I2) - R4 * I2 - R3 * I2 (loi d'ohm pour chaque tension et pour I1-I2, loi des noeuds)
D'ou, Uv = Rc * (I1 - I2) - (R3 + R4) * I2 (factorisation)


Eureka ! (je crois )

On peut ainsi négliger le produit contenant le terme I2 car I2<<I1.
Du coup, la résistance des câbles et des soudures du circuit de mesure influencent très peu le résultat ! Dites moi que je ne me suis pas trompé svp

[Antoane]

Bonjour,

C'est bon.

[antoninelghozi]

Un très grand merci à toi et à DAUDET78. Très pédagogues ! Passez une bonne soirée