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Mesure de courant faible induit dans une bobine



  1. #1
    Pagano

    Mesure de courant faible induit dans une bobine


    ------

    Bonjour, je voudrais mesurer un courant induit dans une bobine par un champ magnétique variable. Le champ magnétique étant très faible, le courant induit sera donc aussi très faible.

    Ma question peut paraître naïve pour un électronicien. J'en appelle à votre indulgence, je ne suis qu'informaticien.

    Mon instrument de mesure est un oscilloscope numérique qui ne mesure que des tensions. Il me faut donc convertir un courant en tension.

    D'après mes recherches sur internet j'ai appris que j'ai deux solutions. La première est d'utiliser une conversion passive de courant en tension avec une simple résistance (shunt). Je vais tester cette technique, mais je crains qu'elle altère le signal à mesurer.

    La deuxième technique est d'utiliser un amplificateur opérationnel dans une configuration convertisseur courant tension. On trouve pleins de schémas sur internet pour ça, mais surtout pour les diodes photosensible si j'ai bien compris. Dans ce schéma dans cette configuration, l'entrée + de l'op-amp est branchée à la terre, et l'entrée - à la photodiode.

    Je ne vois pas comment faire pour mesurer le courant induit dans la bobine. Dois-je brancher les deux bornes de la bobines au + et - de l'op-amp ? Je suis perplexe car j'ai vu que l'op-amp a une résistance interne très élevée. Le circuit bobine sera donc comme ouvert. Il n'y aurait alors pas de courant. Non ?

    Pour la mesure avec l'oscilloscope, c'est bien la différence de potentiel entre la sortie de l'op-amp et le fil de la bobine branchée sur le + de l'op-amp qu'il faut mesurer ?

    -----

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  3. #2
    BOB92
    Animateur Bricolage et décoration

    Re : Mesure de courant faible induit dans une bobine

    Bonjour

    Tout d'abord, un champ magnétique variable induit une tension variable dans une bobine ..
    C'est ce que tu peux constater et visualiser avec un oscilloscope.

    Pour qu'il y ait courant, il faut qu'il y ait une charge ....
    Pourquoi veux tu mesurer un courant ???
    Ou alors cette bobine est reliée à un circuit électrique ... et là, il faut le traiter en tant que tel.

    Il faut le contexte pour te répondre utilement

    Cordialement

  4. #3
    Pagano

    Re : Mesure de courant faible induit dans une bobine

    Bonjour et merci d'avoir pris le temps de répondre.

    J'ai essayé de visualiser cette tension aux bornes d'un petit solenoide que j'ai fait à la main. Il doit avoir une cinquantaine de spires. J'ai bougé un magnet devant la bobine et je ne vois rien avec mon oscilloscope (~100µV par unités de mesure). J'ai du bruit inférieur à 20mV (peak 2 peak) qui ne change pas de façon significative avec le mouvement de mon aimant. Ma bobine n'a pas de coeur en fer doux ou de ferrite. Cela augmenterait le champ induit dans la bobine, mais je n'en ai pas sous la main actuellement.

    J'avais cru au départ qu'il y avait génération d'une tension, mais comme je ne voyais rien, je me suis dit qu'il devait plutôt y avoir production d'un courant, ce qui nécessiterait d'avoir un circuit fermé. De mémoire de mon passage très lointain à l'école, j'ai retenu que la variation d'un champ magnétique induit une force sur les charges électriques. Ce qui n'est pas évident à comprendre pour moi est comment cette force sur les charge électrique peut induire une tension aux bornes de la bobine en circuit ouvert. C'est ce que je pensais au départ, mais comme je ne vois rien, j'ai commencé à douter.

    J'avais oublié de préciser que la plage de fréquence d'oscillation du champ magnétique qui m'intéresse le plus est 0 à 10kHz. Donc très basse fréquence.

    Pour le contexte, je voudrais reproduire une manip réalisée par des personnes qui disent avoir utilisé une bobine 300 Ohms avec coeur en fer doux, un ampli et l'entrée carte son du PC pour l'acquisition du signal. Il est frustrant de ne pas avoir plus d'infos, mais il me faut faire avec ce qu'on m'a donné. Je pose l'hypothèse que la manip est faisable, et qu'il me reste donc à déterminer les bons composants pour y arriver.

    J'ai un oscilloscope numérique à ma disposition avec échantillonnage 16 bits sur 200mV minimum. Cela devrait le faire pour l'acquisition. J'ai commandé une bobine, que je n'aurai qu'en janvier. J'ai eu beaucoup de mal à trouver une bobine qui doit logiquement avoir beaucoup de tours. J'ai commandé une bobineuse pour tester différentes bobines que je ferais moi même faut de mieux.

    La question qui se pose maintenant est ce que je fais entre la bobine et l'oscilloscope. Je suppose qu'un ampli s'impose. Mais quel genre d'ampli. Trouve-t-on cela dans le commerce tout fait à un prix raisonnable ? La difficulté à laquelle je suis confronté est que je ne connais pas encore le gain nécessaire. Il faudrait essayer différents gains.

  5. #4
    BOB92
    Animateur Bricolage et décoration

    Re : Mesure de courant faible induit dans une bobine

    Bonjour

    Récupérer une tension, à visualiser sur un scope, (ou mettre en entrée d'un amplificateur), ce doit être faisable ,
    mais tout dépend de la valeur du champ magnéque , de sa fréquence de variation, et bien sûr de ta bobine (nombre de spires, noyau).

    Que veux-tu récupér ...
    - la conséquence d'un mouvement de ta bobine dans un champ (stabilisé)
    - ta bobine étant fixe, et le champ variable .....

    Une bobine de 300 ohms n'est pas trés informatif .
    Précises un peu tes condition d'essais .... et ce que tu veux réaliser ...

    Cordialement

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Pagano

    Re : Mesure de courant faible induit dans une bobine

    La bobine est physiquement statique. C'est ce qui est devant la bobine qui produit le champ magnétique variable de faible intensité.

    En effet 300 Ohms est trop peu d'information. On ne connait pas le diamètre du fil, le nombre de spires ou l'inductance. La seule autre information que j'ai est que le système est qualifié de simple. Cela ne nous avance pas beaucoup. On peut supposer l'ampli quel qu'il soit n'aurait donc pas besoin d'être puissant et sophistiqué. Mais cela reste à vérifier.

    Je ne souhaite pas en dire plus sur la manip en question pour l'instant. Il me semble que tous les informations nécessaires pour résoudre le problème que j'ai posé ont été données. Comment mesurer avec un oscilloscope le signal induit dans la bobine?

    Déjà savoir si un ampli de tension suffit ou s'il me faut un ampli convertisseur de courant en tension serait un progrès.

  8. #6
    penthode

    Re : Mesure de courant faible induit dans une bobine

    Citation Envoyé par Pagano Voir le message
    Je ne souhaite pas en dire plus sur la manip en question pour l'instant. Il me semble que tous les informations nécessaires pour résoudre le problème que j'ai posé ont été données. .
    ben voyons
    c'est un peu gonflé comme démarche
    nous ne sommes pas tes grouillots !

    si c'est confidentiel défense , convoque un ingénieur conseil.
    [B]Un certain Clément Jean-Baptiste, qui habitait rue Saint Vincent,... [/B]

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  10. #7
    gienas
    Modérateur

    Re : Mesure de courant faible induit dans une bobine

    Bonsoir Pagano et tout le groupe

    Bienvenue sur le forum.

    Citation Envoyé par Pagano Voir le message
    ... Je ne souhaite pas en dire plus sur la manip en question pour l'instant. Il me semble que tous les informations nécessaires pour résoudre le problème que j'ai posé ont été données ...
    Justement c'est là que tu te trompes.

    Les informations que tu donnes, sont bien trop insuffisantes pour pouvoir donner des conseils utiles.

    Je confirme que l'oscilloscope doit être suffisant pour montrer les tensions induites. Cependant, pour qu'induction il y ait, il faut que le champ variable traverse la bobine. Or, sans savoir par quelle "forme" il est généré et capté ("dérouté"), il est impossible de savoir s'il traverse ou pas. Si un grand nombre de spires compose la bobine du capteur et que tu ne vois rien, c'est que le champ variable ne traverse pas.

  11. #8
    Pagano

    Re : Mesure de courant faible induit dans une bobine

    Je ne souhaite pas communiquer en quoi consiste la source du champ magnétique. C'est quelque chose qui est placé immobile devant la bobine immobile également.

    La bobine des personnes ayant décrit la manip a un noyau en fer doux et un nombre inconnu de spires. Je dois me débrouiller avec ça.

    Ma petit expérience a été faite avec une bobine sans noyau (noyau d'air) et une cinquantaine de spires sur un diamètre de 10mm. L'aimant utilisé n'était pas très puissant puisqu'il s'agit d'un magnet de frigo. À savoir si les ordres de grandeurs sont adaptés pour voir quelque chose est au delà de mes compétences.

    Si je comprends bien, en lisant entre les lignes, je devrais voir apparaître des variations de tension aux bornes de la bobines en bougeant mon aimant devant celle-ci ? L'aimant est trop grand pour le faire entrer dans la bobine.

    J'ai au travail deux aimants néodyme que je pourrais utiliser pour refaire le test.

    Il faudrait peut-être une bobine avec un coeur en fer doux pour que le champ magnétique pénètre bien dans la bobine.

  12. #9
    f6bes

    Re : Mesure de courant faible induit dans une bobine

    Bsr pagano,
    L'induction va dépendre de:
    la fréquence utilisée (plus c'est haut , plus ce sera efficasse)
    C'est sur qu'à... qq hertzs, ;l'induction ne sera pas terrible.
    Ensuite la distance entre l'induit et l'inducteur( plus c'est prés, mieux c'est efficasse) Là on n'en sait rien.
    300 ohms de RESISTANCE...OHMIQUE n'a pas trop de signification qu'en il s'agit d courant ALTERNATIF
    Là il faut parler d'impédance et bien sur on n'a plus ...300 ohms.
    Enfin la forme géométrique à son mot à dire aussi (induit/inducteur)
    Donc BEAUCOUP de choses...inconnues.
    https://www.google.com/url?sa=t&rct=...5pkHjWHhbijx8J
    Bonne soirée
    Dernière modification par f6bes ; 12/12/2020 à 18h42.

  13. #10
    Biname

    Re : Mesure de courant faible induit dans une bobine

    Hello,
    Une petite vidéo vaut mieux qu'un long texte
    https://www.youtube.com/watch?v=I32FhAFfpD4

  14. #11
    Pagano

    Re : Mesure de courant faible induit dans une bobine

    Excellente cette vidéo. Merci. Elle clarifie donc un point. Je devrais bien observer une tension comme je l'avais initialement pensé. Si je n'ai rien vu avec ma petite expérience c'est parce que ma bobine n'a pas suffisamment de spires et parce que mon aimant est trop faible. Me voici éclairé et rassuré.

    Il me reste donc a trouver une solution pour amplifier la tension que je devrais mesurer aux bornes de la bobines.

    Pour répondre à f6bes, c'est 300 Ohms d'impédance. C'est dit par les personnes ayant décrit la manip. Je n'ai pas précisé car il m'a semblé que c'était évident lorsqu'on parle de bobine. Il est vrai que la fréquence est basse, mais cela n'a pas l'air d'avoir gêné les personnes ayant conçu la manip. Je pose l'hypothèse que cela fonctionne. La bobine est placée tout contre la chose qui produit le champ magnétique variable de faible amplitude.

    Dans mes recherches sur sur le net pour trouver une solution à mon problème, j'ai trouvé ceci https://en.wikipedia.org/wiki/Magnet...e_magnetometer. Cela à l'air beaucoup plus compliqué à réaliser, mais l'avantage semble être une sensibilité plus faible au bruit. Je n'ai pas encore regardé la vitesse de fonctionnement.

  15. #12
    gienas
    Modérateur

    Re : Mesure de courant faible induit dans une bobine

    Citation Envoyé par Pagano Voir le message
    ... Dans mes recherches sur sur le net pour trouver une solution à mon problème, j'ai trouvé ceci ... Cela à l'air beaucoup plus compliqué à réaliser, mais l'avantage semble être une sensibilité plus faible au bruit. Je n'ai pas encore regardé la vitesse de fonctionnement.
    Ce n'est pas mon interprétation et il me semble que ça ne correspond pas à ton besoin.

    Ces appareils sont continus, et "mesurent" des champs.

    Un exemple, la boussole qui s'oriente par le flux qui la traverse.

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  17. #13
    zebular

    Re : Mesure de courant faible induit dans une bobine

    Citation Envoyé par Pagano Voir le message
    Excellente cette vidéo. Merci. Elle clarifie donc un point. Je devrais bien observer une tension comme je l'avais initialement pensé. Si je n'ai rien vu avec ma petite expérience c'est parce que ma bobine n'a pas suffisamment de spires et parce que mon aimant est trop faible. Me voici éclairé et rassuré.

    Il me reste donc a trouver une solution pour amplifier la tension que je devrais mesurer aux bornes de la bobines.

    Pour répondre à f6bes, c'est 300 Ohms d'impédance. C'est dit par les personnes ayant décrit la manip. Je n'ai pas précisé car il m'a semblé que c'était évident lorsqu'on parle de bobine. Il est vrai que la fréquence est basse, mais cela n'a pas l'air d'avoir gêné les personnes ayant conçu la manip. Je pose l'hypothèse que cela fonctionne. La bobine est placée tout contre la chose qui produit le champ magnétique variable de faible amplitude.

    Dans mes recherches sur sur le net pour trouver une solution à mon problème, j'ai trouvé ceci https://en.wikipedia.org/wiki/Magnet...e_magnetometer. Cela à l'air beaucoup plus compliqué à réaliser, mais l'avantage semble être une sensibilité plus faible au bruit. Je n'ai pas encore regardé la vitesse de fonctionnement.
    bonjour
    Tu dois étudier quelques notions d'électroniques avant d'aller plus loin car tes références font appels à un régime statique alors que ton étude est orientée régime variable, tu risques de tourner en rond,sans comprendre ce qui t'es dit.

  18. #14
    gienas
    Modérateur

    Re : Mesure de courant faible induit dans une bobine

    Bonjour à tous

    Citation Envoyé par Biname Voir le message
    ... Une petite vidéo [b]vaut mieux [\b]qu'un long texte ...
    Il n’y a pas photo!

    Le principal est expliqué. C’est bien la variation qui génère et la vitesse qui (entre autres) détermine la tension.

    Comme il est question de variations très lentes, il faut s’attendre à ce qu’elles ne génèrent pas grand chose.

  19. #15
    Biname

    Re : Mesure de courant faible induit dans une bobine

    Salut,
    Citation Envoyé par gienas Voir le message
    Le principal est expliqué. C’est bien la variation qui génère et la vitesse qui (entre autres) détermine la tension.
    Comme il est question de variations très lentes, il faut s’attendre à ce qu’elles ne génèrent pas grand chose.
    Les capteurs à effet Hall mesurent la 'densité de flux magnétique'(T). Nos smartphones(1) en incorporent un qui mesure les trois composantes du champ magnétique terrestre (~50µT) et semblent être capables de mesurer moins de 1µT ? La densité de flux magnétique à proximité du gros aimant au néodyme de la vidéo doit être de l'ordre de 1 tesla soit un million de fois plus que la sensibilité du capteur de nos smartphones. Ce type de capteur pourraient remplacer avantageusement la bobine ??????

    On trouve ce type de capteurs assez facilement : AH3503 (Ebay 0.1€) 13mV/mT, DRV5036 200mV/mT, ... et d'autres.

    (1) logiciels Physics Toolbox ou autres

  20. #16
    Pagano

    Re : Mesure de courant faible induit dans une bobine

    C'est effectivement une piste intéressante. Mais d'après ce que j'avais vu, il m'a semblé que la sensibilité était insuffisante.

    Avec une bobine on augmente la sensibilité avec le nombre de tours (ex. 1000 tours) et avec un noyau en fer doux qui a une perméabilité relative de 1000 on augmente encore plus la sensibilité de mesure. Du moins c'est ce que j'ai compris à travers mes lectures sur le net.

    L'intérêt d'un capteur à effet hall serait de pouvoir mesurer directement le champ magnétique. Mais sera-t-il suffisamment sensible ? N'est-il pas perturbé par le circuit électronique qui l'entoure ?

    Je vais voir si je peux trouver un ordre de grandeur du champ magnétique à mesurer. Ça aiderait un peu.

  21. #17
    Pagano

    Re : Mesure de courant faible induit dans une bobine

    J’ai trouvé plus d’informations et un ordre de grandeur du signal, mais c’est sur une manip antérieure où la bobine est différente. Tout ce qui est dit sur la bobine est qu’elle a 600 tours et un fil de 0,05mm de diamètre. Il est dit que le signal généré est de l’ordre de 0,1mV et de 0,1µA à 150mA simultanément. Il ne donne pas l’impédance de la bobine, son inductance, sa dimension, où s’il y avait un noyau en fer doux ou ferrite. D’après le schéma fourni avec la description la bobine pourrait être grande (~8cm de diam.) et avec un noyau d’air, mais je n’en suis pas sûr. Il indique également que dans cette manip il faut un amplificateur de gain important x10.000.

    Bien que j’ai enfin un ordre de grandeur, je ne sais pas comment interpréter cette information. Pour avoir un courant, la bobine doit être en circuit fermé. Qu’elle pourrait donc être la tension aux bornes de la bobine en circuit ouvert ?

    Il est possible qu’il a par la suite amélioré sa technique et qu’il a utilisé une bobine a noyau en fer doux qui apporterait une amplification du champ magnétique d’un facteur 1000 si j’ai bien compris mes lectures sur la question. Dans ce cas l’amplitude du signal serait beaucoup plus grande et un gain de x10 pourrait être suffisant.
    Dernière modification par Pagano ; 13/12/2020 à 10h51.

  22. #18
    zebular

    Re : Mesure de courant faible induit dans une bobine

    Une impédance ne peut être caractérisée que sur un régime transitoire ou variable, aussi elle n'a pas de sens sans les informations relatives aux variations de champs précurseurs du champ induit

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