Breadboard et loi d'ohm

[fred404]

Salut à tous,

Je suis prof de sciences et dans le cadre de mon cours, j'utilise les breadboards pour toute la partie électricité du programme.

Parmi les concepts qu'on a à voir, se trouve la loi d'ohm. Pour cela on branche une source de tension variable (gros bloc d'alim) et on fait un circuit avec une résistance inconnue + voltmètre + ampèremètre.

Le problème est qu'on veut que chaque élève puisse faire sa manip et donc on est obligés d'utiliser des batteries de 9V... qui ne sont pas variables! On a donc utilisé des potentiomètres mais plusieurs ont grillé (probablement pas assez résistant)!

Ma question: à part un potentiomètre, voyez vous une autre manière - peu couteuse - d'avoir une source DC variable? Ça peut être un circuit très simple ou bien un kit monté...

Autre chose: voyez vous une façon de protéger un ampèremètre? On a beau le dire aux élèves mais évidement, on a toujours quelques champions qui nous le mette en parallèle et grille le fusible... connaissez vous des modèles de multimètres qui auraient une protection contre ça?

Merci à tous

Fred
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[f6bes]

Bjr à toi, Qu'est ce que tu appeles " bateeries de 9 v" ? Ces blocs (pile ou accus) d'une paire de cm ?
Un potentiométre (à piste carbone) dont on ne connait pas la valeur risque sa vie.
Ca ne supporte que qq miliampéres..au delà...une belle fumée !!
Je ne sais combien déléves mais des blocs d'alimentation 5 ou 9 v pourrait faire l'affaire...MAIS nécessite du 230v !
Pas sur que pour des TP ce soit autorisé !
Pour un ampéremétre, faut savoir COMMENT on doit l'utiliser ( commencer par le calibre le plus élevé)
Bien sur contre les "champions"...la régle en bois !!


Bonne journée

[gienas]

Bonjour fred404 et tout le groupe

... Je suis prof de sciences et dans le cadre de mon cours, j'utilise les breadboards pour toute la partie électricité du programme ...

Très bonne idée, d’autant que ça peut développer chez eux le moyen de bien maîtriser le concept.

.. Le problème est qu'on veut que chaque élève puisse faire sa manip et donc on est obligés d'utiliser des batteries de 9V... qui ne sont pas variables! On a donc utilisé des potentiomètres mais plusieurs ont grillé (probablement pas assez résistant)! ...

Hum. C’est en principe impossible sauf si l’on alimente par la pile en direct, le curseur et une extrémité avec une résistance réglée trop bas. Le meilleur moyen d’éviter les accidents, c’est de ”déguiser” les potentiomètres en rhéostats, avec une résistance talon en série et de leur donner â disposition, que les deux fils à utiliser. Bien sûr, cela nécessite une préparation, en montant le potentiomètre et sa résistance dans une boîte, idéalement transparente pour voir l’intérieur.

Tension variable, avec la pile, c’est pas si simple, mais on peut ruser: utiliser des résistances fixes pour celles à mesurer, et utiliser le rhéostat pour ajuster le courant dans la maille. La loi d’Ohm ne s’applique que sur la Rx à mesurer.

On peut pousser les précautions, en ”dégradant” la résistance interne de la pile, en ajoutant une résistance en série, et en enfermant aussi la pile dans une boîte.

... Autre chose: voyez vous une façon de protéger un ampèremètre? On a beau le dire aux élèves mais évidement, on a toujours quelques champions qui nous le mette en parallèle et grille le fusible ...

Je compatis, mais sache que même les rechniciens habitués répugnent à mesurer les intensités, et évitent d’avoir à le faire.

Comme les calibres mA sont généralement limités sur les multimètres, les fusibles n’y sont pas efficaces. Le mieux, comme indiqué au dessus, c’est de se débrouiller pour que les piles soient "de mauvaise qualité", avec une résistance interne la rendant incapable de griller quelque chose.

[paulfjujo]

bonjour,


plutot que des piles de 9V ... qui ne peuvent pas debiter grand chose,
mieux vaut utiliser de sblocs alim secteur delivrant une tension DC ( 5V ,9V, 12,18V,24V...) qu'on peut recupérer sur d'anciens equipement
ex: alim de PC prtable, alim 12V de disque dur externe winchester, alim de cadre photo , alim imprimante , alim lampe de nuro 12V DC .....etc
un panel :
Blocs_alim_secteur.jpg


et le faire suivre d'un module abaisseur DC/DC comme celui ci , avec afficheur
Alim_LM2596 DC-DC_Adjustable_Step_Down_With_Display.jpg

ou celui là
Alim_LM2596HVS.jpg





de plus ces alim sont limitées en courant ...
un amperemetre de gamme 1A ou 2A sera donc protégé

le potar de reglage peut etre remplacé par un potar 10 tours externe ,plus facile à manoeuvrer

[A voir en vidéo sur Futura]

[jiherve]

bonsoir
1:investir dans des petites alim de labo régulées en tension
2:utiliser des ampèremètres protégés(efficacement) par un fusible mais surtout les forcer à reflechir avant d'agir, vérifier, revérifier encore!
JR

[DAT44]

Bonjour,
l'utilisation de polyswitch en guise de fusible ?

[gienas]

... 1:investir dans des petites alim de labo régulées en tension
2:utiliser des ampèremètres protégés(efficacement) par un fusible mais surtout les forcer à reflechir avant d'agir, vérifier, revérifier encore! ...

Tout cela ce sont des vœux pieux.

fred404 ne nous a pas dit quel était le niveau de ses classes, mais je soupçonne du collège.

La loi d’Ohm fonctionne à tous les courants, même ceux que "des piles au rabais” (en fait rendues inoffensives) peuvent fournir.

Pour des questions de sécurité, je suppose qu’il vaut mieux éviter de mettre entre leurs mains des alimentations à brancher sur secteur.

Si quelque chose est interdit, c’est un bon moyen de vérifier que c’est vrai, et d’essayer pour voir.

C’est pourquoi, je ne fais que conseiller de rendre le danger inefficace. Puisque c’est la pile qui est dangereuse, il vaut mieux la rendre I offensive. Comme il sera très ludique, aussi d’utiliser des LED, dont nous nous savons qu’il faut les alimenter en courant et pas en tension, je préfère prendre les devants.

Si une vraie pile ne doit jamais être branchée en direct sur une LED, j’interdis que ce soit destructif. Certes, je fausse ”un peu” la réalité, mais je préfère ça à du sabotage.

[jiherve]

bonjour
tous ces gamins ont un smartphone et au moins deux consoles donc le branchement secteur ne devrait pas être trop risqué.
l'avantage de l'alim c'est qu'il peut y avoir voltmètre et ampèremètre "idiot proof" intégrés.
JR

[gienas]

Bonjour à tous

... tous ces gamins ont un smartphone et au moins deux consoles donc le branchement secteur ne devrait pas être trop risqué.
l'avantage de l'alim c'est qu'il peut y avoir voltmètre et ampèremètre "idiot proof" intégrés ...

J'entends bien et, tout comme toi, je suis convaincu mais, s'agissant d'une salle de classe dont on ne sait pas comment elle est équipée et aussi d'instruments de mesure qui risquent leur vie, je pense qu'il vaut mieux prévenir que guérir.

Il me semble qu'à présent, c'est à fred404 de nous donner son avis.

[f6bes]

bonjour
tous ces gamins ont un smartphone et au moins deux consoles donc le branchement secteur ne devrait pas être trop risqué.
l'avantage de l'alim c'est qu'il peut y avoir voltmètre et ampèremètre "idiot proof" intégrés.
JR

Salut Jiherve, Mais c'est à qui qu'on va aller chercher les poux dans la tete !!
Y a toujours un malin qui est prét à faire une farce à son voisin.
Cordialement

[fredperso2023]

Désolé du délai de réponse mais j'ai perdu mon compte et impossible de le récupérer!
Bref

Ce sont des élèves de secondaire 4 au Québec (équivalent 2nd/1ere).

On utilise le secteurn parfois mais je cherche une configuration particuliere: on utilise effectivement des DEL précédées par une résistance, on fait des projets de dragster avec des supercondensateurs, etc...

Mais mon problème est vraiment de démontrer la loi d'ohm avec un breadboard car la source de tension n'est pas variable (alors qu'avant, avec le matériel électricité habituel, ils faisaient varier la tension source). Je vais me plonger sur les pistes de solutions qui m'ont été données

[fredperso2023]

On s'équipe tranquillement et on est en train de faire un virage pour passer du kit electrique traditionnel au breadboard qui donne une plus grosse liste de choix de projets et surtout plus proche de la réalité professionnelle!

[Sweeban]

Bonsoir,
Avant d'envisager des achats d'alimentation "chères" pour votre budget en collège...
Pour commencer : Simplement gérer l'alimentation de Del ! Si on en grille 3,4..10 coût modique
Pour cela, étudier un schéma à base de LM317 et le réaliser sera didactique pour vos élèves !

Sujets abordé avec une poignée de composants :
Limitation d'intensité;
Variation de Tension;

De plus, vous possédez déjà les "Bordmachins !!" Planche à pain en Français ! Hihihi

Un bon début !!

[Murayama]

Bonjour!

Avant de fabriquer du matériel spécifique, je crois qu'il serait bon de vérifier ce qu'il est possible
de faire ou non à cause des problèmes de sécurité. Et une fois que c'est fait, vérifier s'il est nécessaire
ou non de s'adresser à un organisme de validation.
Sinon, on peut effectivement faire du matériel de base pour pas trop cher.
Le plus gros problème est à mon sens la législation pour quelque chose d'utilisable dans une
collectivité.

Pascal

[Sweeban]

Bonjour,

D'accord avec tes propos.
Mais crois-tu qu'un cadre législatif renforcé est nécessaire si du matériel adapté (répondant au normes en vigueur) est employé
avec rigueur et respect des règles de sécurité ?
A force de mettre des lois, des normes (parfois farfelues) ben plus personne n'ose faire quoique ce soit !
Exemple basique: Un Labo équipé avec 1 transfo isolement, terre, différentiel etc... pour "bricoler 1 alim"
Bien sûr si un "abruti" met ses doigts dans la prise !... et encore, le différentiel devrait jouer son rôle... sauf si il met la connerie au niveau de mettre 1 doigt main G sur Ph et
un autre doigt main D sur N
Bon am

[Murayama]

Bonjour!

Mais crois-tu qu'un cadre législatif renforcé est nécessaire si du matériel adapté (répondant au
normes en vigueur) est employé avec rigueur et respect des règles de sécurité ?

Je ne me pose pas la question. Le cadre législatif existe, et il faut faire avec. Les initiatives
personnelles sont bonnes, MAIS au moindre problème, elles sont sanctionnées, donc il faut
être prudent.

Bien sûr si un "abruti" met ses doigts dans la prise !

Justement, le problème est là. Dans le cas où un abruti met les doigts dans la prise:
- Si le système a été validé par un organisme adéquat, ce sera la faute à pas de chance.
- Si le système n'a pas été validé, et développé par quelqu'un de non-habilité (quel que
soit son niveau de compétences, in extenso: même si c'est très bien fait et très sûr),
la responsabilité lui retombe dessus.

Pascal

[fredperso2023]

Re

Pour faire un suivi (j'avais répondu à chacun mais le modérateur a jugé que c'était un doublon de réponse...):

Je suis au Canada et le niveau d'école est le Lycée (équivalent 1ère / 2nde).

Nous avons déjà de l'équipement plus traditionnel (source tension variable, etc...) mais cela est pas mal limitant pour la gestion des locaux. On a déjà acheté des "planches à pain" et tout un kit électronique: mon questionnement est justement le fruit de l'Analyse de la 1ere année avec ce matériel!


Un gros merci à DAT44 pour la polyswitch: je vais essayer ça (je ne connaissais pas) et je pense que ça va nous sauver la vie

Niveau législation, on est pas mal tranquille ici (moins chiant qu'en Fr visiblement) donc tant que y a pas mort d'élève, ça le fait

Pour ce qui est de montrer aux élèves, on le fait déjà, on n'est pas fou! Mais comme tout bon élève qui se respecte, on a toujours 2-3 boulets qui n'écoutent pas les consignes, ne lisent pas les consignes, bref, des boulets, qui justement nous grillent des éléments. L'objectif est finalement d'être dumb proof autant que possible!

Il y a plein de suggestions / conseils super pertinents mais que je ne peux pas appliquer en classe, question de temps dispo ou de cout!

Petite question finale: est-ce que quelqu'un aurait une idée de l'intensité max que peut encaisser un potentiometre 10k (genre forme bouton pour arduino)? Je prendrais une polyswith en série que je mettrais devant!

merci encore pour les retours

[Sweeban]

Bonjour,
Pour la dissipation du Potentiomètre je dirais 250mW ...
Donc tu peux ainsi calculer l'intensité "raisonnable" en fonction de sa résistance
et des tensions présentes à ses bornes
Si tu veux plus costaud voir du coté des Rhéostats (Plus chers, plus encombrants et moins adaptés à "la planche à pain" lol )
Cordialement

[paulfjujo]

bonjour,

Petite question finale: est-ce que quelqu'un aurait une idée de l'intensité max que peut encaisser un potentiometre 10k (genre forme bouton pour arduino)? Je prendrais une polyswith en série que je mettrais devant!

je pense qu'il est illusoire de pouvoir protéger un potar de 10k avec un polyswitch
... il me semble qu'un polyswitch ne descend pas en dessous de 50mA ?
(C'est ce qu'il y a dans le Pickit3 pour les protections de sorties .)
.. donc il fumera bien avant ..
à moins d'utiliser un rehostat potentiometre bobiné de puissance de faible valeur !

datas issu de https://www.es-france.com/

Trimmer type Cermet 409 avec réglage latéral
Résistance maximale 10kO
Type de montage Traversant
Nombre de tours 1
Orientation Ajustement sur le côté
Puissance 0.5W
Série 409
Maximum power dissipation** at 70ºC
Lin (A) 0.5 W
Log (B), Antilog (C) 0.2 W

0.5W 10K P=RI² => imax= 7mA
UMax 70V



CARBON – CA9
Potentiomètres en carbone de 6 mm avec boîtier en plastique et indice de protection IP 54
(haut niveau de protection contre la poussière et les éclaboussures d'eau),
conformément à la norme IEC 60529. Les matériaux plastiques peuvent être auto-extinguibles
conformément à la norme UL 94 V-0 sur demande.
Maximum power dissipation** at 50ºC
Lin (A) 0.15W
Log (B), Antilog (C) 0.10W

0.15W 10K 3.87mA
Umax 38,7V

un potar de type CERMET encaisse plus qu'un simple CARBON..
d'apres la puissance supportée on voit que le I max est <=7mA (valeur deduite de P=R*I*I)
Il n'y a pas de donnée constructeur specifique sur le courant maxi passant par le CURSEUR !
sachant que c'est à ce niveau que ça craint !
le I passant dans le curseur dependant de la CHARGE connectée dessus ..
ex : charge =1 K .. avec potar pres du reglage maxi on atteindra ~10mA < au nominal!
avec une charge de 100 ohms ..le potar fume

Un potentiometre doit etre utiliser pour regler un Potentiel ( V)
et donc avec un courant d'utilisation tres faible ...
voir la loi d'ohm et la notion de generateur de tension et resitsance interne .

A part alimenter un montage avec une alim régulée en tension et avec une limitation de courant reglée au minimum
je ne vois pas d'utre moyen d'éviter de cramer un potentiometre ( ou queconque autre composant)

[Antoane]

Bonjour,

Il est possible d'ajouter une résistance de limitation série, qui aura souvent un impact négligeable.

Par exemple, avec une résistance de 1 k en série avec le curseur on limite le courant circulant dans celui-ci à une dizaine de mA (supposant une tension d'alim max autour de 10 V). Cela ajoute 1 k de résistance série au générateur de Thévenin équivalent. Cependant, celle-ci pourrait de toute facon atteindre 10 kOhm (pour un potentiomètre de 10 kOhm) en fonctionnement normal, donc le circuit aval doit tolérer une résistance de source pouvant varier de 0 à 10 kOhm. Se retrouver avec une résistance de source pouvant varier de 1 kOhm à 11 kOhm ne devrait donc a priori pas poser de problème pratique.

On peut aussi réaliser un fusible faible courant relativement rapide (mais de calibre très imprécis) avec une diode ; eg une 1N4148 pour un courant de l'ordre de ~ 500 mA