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Signal carré et bobine.



  1. #1
    balisto56

    Signal carré et bobine.


    ------

    Bonjour à tous.

    J'ai pris un petit module chinois à base d'un NE555 qui me délivre un signal carré réglable.
    Je l'ai réglé sur du 80 Hz avec 5v en amplitude.
    J'ai réalisé une petite bobine d"une quinzaine de tours réalisé en fil émaillé de 0.5 sur un bout de stylo.
    J'ai branché cette bobine sur ma sortie OUT du module d'un coté et sur le GND de l'autre.
    Quand j'ai branché le tout, mon NE 555 est devenu brûlant, j'ai coupé tout avant la cata pour mon module.
    Pourriez-vous m'expliquer mon erreur dans cette manip.

    Cordialement

    -----

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  3. #2
    paulfjujo

    Re : Signal carré et bobine.

    bonsoir,

    ..J'ai réalisé une petite bobine d"une quinzaine de tours réalisé en fil émaillé de 0.5 sur un bout de stylo.
    à cette frequence c'est un vrai court circuit ...
    courant limité simplement par la resistance de ta bobine qui doit etre < 1 ohm.

    Que veuxt-tu faire avec cette bobine ?

  4. #3
    mag1

    Re : Signal carré et bobine.

    Citation Envoyé par balisto56 Voir le message
    Bonjour à tous.

    J'ai pris un petit module chinois à base d'un NE555 qui me délivre un signal carré réglable.
    Je l'ai réglé sur du 80 Hz avec 5v en amplitude.
    J'ai réalisé une petite bobine d"une quinzaine de tours réalisé en fil émaillé de 0.5 sur un bout de stylo.
    J'ai branché cette bobine sur ma sortie OUT du module d'un coté et sur le GND de l'autre.
    Quand j'ai branché le tout, mon NE 555 est devenu brûlant, j'ai coupé tout avant la cata pour mon module.
    Pourriez-vous m'expliquer mon erreur dans cette manip.

    Cordialement
    Bonjour,

    Quelques tours de fils sur le bout d'un stylo, à 80 Hz, ça s'appelle pas une bobine, mais un court circuit.

    MM
    Si il y a des erreurs ci dessus, c'est que je n'ai pas eu le temps de les corriger...

  5. #4
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Signal carré et bobine.

    Bonjour,

    Tu peux modéliser ta bobine par une résistance (de faible valeur, probablement quelques dizaines ou centaines de mOhm) en série avec une inductance.

    Supposons que la tension de sortie du 555 n'est pas modifiée par la présence de la bobine.
    La tension de sortie du 555 est la somme d'une tension continue (la valeur moyenne du carré), plus tout une série de sinusoïdes de fréquences multiples de 80 Hz (i.e. 80 Hz, 160 Hz, 240 Hz, etc). Cette tension continue et ces sinus composent le spectre du signal.
    https://fr.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9rie_de_Fourier
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Signal_carr%C3%A9

    Lorsque tu branches ta bobine en sortie du 555, un courant va s'établir dans la bobine. Ce courant sera la somme des courants correspondant à chaque composante spectrale de la tension. On peut calculer la valeur de ce courant en divisant la tension de chaque composante spectrale par l'impédance de la bobine à la fréquence considérée :
    - un courant continu circulera dans la charge, il vaudra [la tension moyenne du carré] divisée par [la résistance de la bobine], c'est à dire environ [2.5]/[0.1]~25 A ;
    - un courant sinusoïdal à 80 Hz, d'amplitude [la tension du sinus à 80 Hz contenu dans le carré] divisée par [l'impédance de la bobine à 80 Hz], c'est à dire environ [2.5*4/pi]/[0.1]~28 A (car le sinus à pour amplitude 2.5*4/pi et que l'inductance de la bobine est probablement négligeable à 80 Hz) ;
    - un courant sinusoïdal à 160 Hz, d'amplitude [la tension du sinus à 160 Hz contenu dans le carré] divisée par [l'impédance de la bobine à 160 Hz], c'est à dire environ [2.5*4/pi/2]/[0.1]~14 A (car le sinus à pour amplitude 2.5*2/pi et que l'inductance de la bobine est probablement négligeable à 160 Hz) ;
    - etc.


    Remarques et conclusion :
    - ces courants et tensions sinusoïdaux ne sont pas directement visibles à l'oscillo : tu ne verras que la somme, correspondant à un carré déformé ;
    - les valeurs numériques prises pour exemple sont choisies "à la louche" et utiles uniquement pour faire comprendre l'idée générale ;
    - les courants calculés sont bien trop grands pour le 555 : il n'arrive pas à les fournir et sa tension de sortie s'écroule : il n'y a plus beaucoup de tension en sortie du 555 (peut-être quelques centaines de mV), tout le reste est "perdu" dans la "résistance interne" du 555. Cette "résistance" dissipe donc une forte puissance et le composant chauffe.

    Il faut donc :
    - une inductance plus grande (plus de tours) ;
    - une résistance plus grande ou un signal sans composante continue (qui peut, par exemple, être supprimée avec un filtre passe-haut constitué d'un unique condensateur).
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

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  8. #5
    PA5CAL

    Re : Signal carré et bobine.

    Bonsoir

    En admettant que les 15 tours de fil de 0,5 mm soient enroulés sur un stylo de 9 mm de diamètre, alors la bobine présente :
    - une inductance d'environ 1,6 µH,
    - une résistance (en série) de 0,04 Ω.

    La limite théorique du courant sous 5V serait donc de 125 A. Le maximum conseillé pour la sortie d'un 555 est de seulement 0,2 A.

    En appliquant une tension de 5V aux bornes de la bobine, le courant augmente à la vitesse de 3125000 A/s. Pour limiter le courant à 0,2 A, il faudrait que la tension de 5V ne soit appliquée que durant 64 ns. Mais le 555 est un circuit beaucoup trop lent pour pouvoir produire des signaux aussi courts.

    Par ailleurs, une fois un certain niveau de courant établi dans la bobine, pour le faire décroître (i.e. pour « décharger » la bobine) il faut appliquer une tension négative ou suffisamment faible (moins de 8 mV quand le courant est de 0,2 A).

    Si la sortie du circuit qui a produit le courant de charge n'est pas en mesure d'assurer normalement sa continuité, alors il apparaît une surtension négative d'un niveau suffisant pour que ce courant continue à circuler, par n'importe quel moyen (au travers d'une diode de protection, par avalanche ou claquage dans le semi-conducteur ou par un arc électrique dans l'air). C'est la raison pour laquelle on prévoit généralement des diodes de roue libre dans les circuits commutant une charge inductive.

    Lorsque la tension de 5V est de nouveau appliquée, si l'énergie stockée dans la bobine n'est pas totalement dissipée par le circuit, alors le courant recommence à augmenter en partant d'un courant non nul, pour atteindre une intensité encore plus élevée que précédemment au bout de la même durée. Dans ce cas, l'application périodique de la tension à la bobine provoque une augmentation constante du courant, jusqu'à ce que le circuit ne soit plus capable de fournir les niveaux de courant et de tension escomptés.

    Quoi qu'il en soit, le circuit finit par se retrouver en situation de devoir dissiper lui-même l'énergie qu'il tente de communiquer à la bobine. Dans le cas présent il chauffe anormalement, avec le risque de griller.


    Si la polarité de la tension appliquée à la bobine par le 555 doit rester constante (toujours positive entre la sortie et GND dans le cas présent), alors il faut rajouter :
    - une résistance en série avec la bobine afin que la résistance totale de la charge soit supérieure ou égale à 25 Ω (pour limiter le courant à 0,2 A)
    - une diode de roue libre en parallèle avec la bobine (diode rapide, cathode du côté de la sortie du 555 et anode du côté de GND).

    Si l'on souhaite alimenter la bobine en alternatif à partir 555, alors il faut :
    - supprimer la composante continue de la tension appliquée à la bobine,
    - placer des diodes de roue libre à la sortie du 555 (une diode rapide avec l'anode sur GND et la cathode sur la sortie, une diode rapide avec l'anode sur la sortie et la cathode sur +5V) afin d'assurer la continuité du courant lors des commutations.
    - limiter le courant de sortie du 555, en assurant que sa charge présente une impédance suffisamment élevée, ce qu'on peut réaliser en insérant une résistance en série avec la bobine, et/ou en augmentant fortement l'inductance de la bobine et en faisant osciller le 555 à une fréquence assez élevée.

    Pour supprimer la composante continue de la tension produire par le 555, on peut insérer un condensateur de forte valeur en série avec la charge (pôle + du condensateur côté sortie du 555). La charge devient alors en toute rigueur un réseau RLC, dont le comportement et les formules sont décrits dans de nombreux cours et articles disponibles sur Internet (et notamment sur le forum).

    Pour augmenter l'inductance, il faut réaliser un nombre beaucoup plus important de tours de fil, et placer éventuellement un noyau ferromagnétique à l'intérieur de la bobine.
    Dernière modification par PA5CAL ; 21/08/2017 à 02h18.

  9. #6
    mizambal

    Re : Signal carré et bobine.

    Hello. Une si petite bobine n'offrant quasi aucune résistance au courant.. le courant a donc été principalement et insuffisamment limité par l’impédance de sortie du ne555 qui doit être de l'ordre de 10 à 20 ohms (estimation à la louche car non indiqué dans la datasheet du ne555), soit un courant dépassant la limite destructive des 0.2A. Il est probablement endommagé et vu le prix au kg de ce composant tu peux le jeter sans regret. On se pose certainement tous la mm question : quel est le but du montage ?
    Dernière modification par mizambal ; 21/08/2017 à 11h27.

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  11. #7
    balisto56

    Re : Signal carré et bobine.

    Bonjour à tous.

    Tout d'abord, je veux vous adresser un énorme merci pour l'intérêt ainsi que l'aide que vous avez la gentillesse de m'apporter.
    Ancien responsable d'un centre de thérapie émotionnelle et nouveau retraité, j'expérimente l'électronique, j'avoue que j'étais plus à l'aise avec les tics, les tocs et autres phobies.
    Le but de mon montage était de réaliser une petite bobine qui aurait émis des impulsions, impulsions que j'aurais pu capter grâce à mon "Capteur téléphonique inductif à ventouse" cité dans un poste récent et les visualiser sur mon scope.
    Au vu des cours que Antoane et PA5CAL on eu la gentillesse de me prodiguer, je m’aperçois que j'étais à 100 000 A/L de mon objectif.
    N'étant tenu d'aucune précision dans ce montage, j'aurais cru que cela aurait été aisé.
    Je vais tenter de poursuive cette expérimentation en suivant vos conseils.

    Cordialement.

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