Alimentation par induction

[invite4bdec37c]

Bonjour,

Dans le cadre d'un projet je dois télé alimenter un petit système embarqué.

-On doit prévoir au maximum 100 mA pour la consommation
-Fournir une tension de 3,3V
-La distance du dispositif: moins d' 1 m


J'ai déjà regarder la majorité des technos existantes ( RFID UHF : 1mA ....).
Maintenant j'aimerai voir si le système peut être alimenter en utilisant "un couplage inductif" (ou couplage inductif par résonance).
Je ne suis pas limité par la taille de la bobine émettrice en revanche la bobine réceptrice doit avoir un rayon d'environ 2,5cm .

Outre quelques recommandations pratiques, j'ai du mal à me lancer dans les calculs pour étudier la plausibilité du projet :
- La section de cuivre doit être généreuse pour minimiser les pertes par effet joules.
-On évite d'utiliser du fil sous thermoplastique( pertes diélectriques ).

En ce qui concerne la fréquence je n'ai aucune contrainte à part celle de la législation et de mon matériel (je suis en mesure d'avoir du matériel très performant).
J'ai déjà fait pas mal de recherche sur le couplage inductif mais concrètement je n'avance pas , j'ai bien essayé de me faire une petite feuille de calcul excel pour
calculer en fonction des paramètres : le coefficient de surtension, la valeur de l'inductance , la puissance fournie. (Mais je manque de données théoriques exploitables )

J'espère que j'ai été clair dans la formulation de mon problème.
Si vous avez des infos que vous pensez utiles à la réalisation de mon projet je suis preneur .

Merci
-----

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je ne pense pas que puisse le faire "raisonnablement".
Votre système doit fournir 0,33 W. Donc, il ne fait pas compter sur la résonance. Le circuit "résonnant" aura trop des "pertes" dues à la charge utile. Sans compter les pertes vraiment inutiles.
Donc, il faut que votre bobine, qui forme le secondaire du transformateur donne une tension de 3,3 V, et plutôt 3,9, pour tenir compte de la chute dans la diode de redressement.
La tension induite est
V = NSw Bm (volts crête).
Où N est le nombre de spires, S la section, 'w' la vitesse angulaire (2pi.f) et Bm le champ magnétique crête.
Essayez des valeurs raisonnables de Bm, N et w, pour voir ce que vous obtenez.
Par la suite il faudrait voir si on peut fabriquer ce champ avec une bobine de grand diamètre qui entoure le tout.
Au "pif", je pense que ce n'est pas faisable.
Au revoir.

[calculair]

Bonjour, et bonjour LPFR

Je pense que si on dispose d'une onde electromagnetique de tres haute frequence pour utiliser l'effet directif, il est sans doute possible de tele alimenté le mobile.

essayer donc des capteurs de type photoelectriques avec un projecteur suffisamment puissant;

[invite4bdec37c]

Coucou,

Merci beaucoup de votre réponse complète et rapide .
Je me pose un autre question : peut-on envisager d'utiliser plusieurs bobines émettrices ? (ou cela ne sert à rien ?)
Je suppose qu'il doit y avoir un choix optimal à faire: par exemple 2 moyennes bobines plutôt qu'une grosse . Me trompe-je?
Si cela est possible comment faire un tel choix ?

Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite4bdec37c]

Bonjour Calculair ,

Le dispositif en question est destiné à être embarqué sur un animal c'est pourquoi j'avais écarté la possibilité d'utiliser des projecteurs avec des capteurs photoélectriques .
Mais merci de votre remarque

[invite6dffde4c]

Bonjour, et bonjour LPFR

Je pense que si on dispose d'une onde electromagnetique de tres haute frequence pour utiliser l'effet directif, il est sans doute possible de tele alimenté le mobile.

essayer donc des capteurs de type photoelectriques avec un projecteur suffisamment puissant;

Re.
Il faudrait voir si la géométrie de la zone (surface, volume) que l'on veut couvrir le permet. Utiliser plusieurs bobines peut permettre de gagner un peu car ça diminue la partie de champ en dehors de la zone.
Mais ça risque de créer des "trous" dans la zone couverte.
Mais mon "pif" n'a pas changé d'avis.

Pourquoi ne pouvez-vous pas diminuer la puissance nécessaire et l'alimenter avec une pile ?
A+

[f6bes]

Coucou,

Merci beaucoup de votre réponse complète et rapide .
Je me pose un autre question : peut-on envisager d'utiliser plusieurs bobines émettrices ? (ou cela ne sert à rien ?)
Je suppose qu'il doit y avoir un choix optimal à faire: par exemple 2 moyennes bobines plutôt qu'une grosse . Me trompe-je?
Si cela est possible comment faire un tel choix ?

Merci

Bsr à toi,
SI deux bobines va falloir qu'elles soient en phase et rien n'est moins sur.
Mais de toute façon tu n'auras qu'un "émetteur" dont on divisera la puissance ENTRE les 2 bobines.
Gain théorique "espéré", 3 db (mais je dis bien...théorique !!)
Le probléme des UHF (Ultra Haute Fréquence) et un dispositif directif...c'est qu'il faut le diriger VERS le récepteur. Si celui çi est fixe, ...non probléme,
s'il change de place constamment...il faut le suivre !
A+

[invite4bdec37c]

Pourquoi ne pouvez-vous pas diminuer la puissance nécessaire et l'alimenter avec une pile ?

Je vais faire l'acquisition de signaux analogiques transmis sans fil en numérique : CAN + module ( surement) => ça consomme pas mal.
J'ai aussi envisagé la piste des piles, super capa, ( 2 accus : 1 chargé par télé alimentation pendant que l'autre fourni au circuit).
Le système doit être alimenté pendant 4h et doit pouvoir être réutilisé , et les piles sont un peu grosse pour le device embarqué ,
mais bon au fur et à mesure que j'avance je me rends compte que je vais tout de même devoir les utiliser

[invite4bdec37c]

Re,

Je m’emmêle un peu pour les formules de ma simulation :< :

@LPFR

La tension induite est V = NSw Bm (volts crête)

Je dis peut être des bêtises mais ne faut-il pas considérer le flux Phi2 crée par le courant i2 ( de la bobine secondaire) et le retrancher au flux Phi1 pour avoir le flux résultant?

Admettons que je dise des bêtises et que je calcul la tension induite avec votre formule:

J'ai posé :

Bm= ( u0 * I / 2 ) * R² / (R² + d²)^( 3/2)

u0 : perméabilité du vide
I: courant dans la bobine primaire
R: rayon de la bobine primaire
d: distance entre les 2 bobines

Ensuite j'ai procédé de la sorte : I =V/ (wL)

Avec I , V respectivement courant et tension "dans" la bobine primaire
L : inductance de la bobine primaire
w:2pi.f

Du coup dans la formule suivante de la tension induite " V = NSw Bm" les "w" se simplifient => ma tension induite est donc indépendante de la fréquence ?
N'y avait -il pas une histoire de décalage "le courant est en retard par rapport à la tension" ou quelque chose du genre .

Merci d'avance de vos réponses, et veuillez bien m'excuser pour mon "electromag" rouillée .

[invite6dffde4c]

Bonjour.

...
Je dis peut être des bêtises mais ne faut-il pas considérer le flux Phi2 crée par le courant i2 ( de la bobine secondaire) et le retrancher au flux Phi1 pour avoir le flux résultant?

Non. Ce ne sont pas des bêtises. La formule que je vous ai donnée est la bonne si on ignore le courant dans la bobine secondaire. Et dans un premier temps c'est plus commode. On peut revenir plus tard et tenir compte du courant du secondaire s'il s'avère que ça vaut le coup. Le courant dans le secondaire diminue la tension induite.

J'ai posé :

Bm= ( u0 * I / 2 ) * R² / (R² + d²)^( 3/2)

u0 : perméabilité du vide
I: courant dans la bobine primaire
R: rayon de la bobine primaire
d: distance entre les 2 bobines

Il faut vérifier pour quelle géométrie la formule est valable.
Et il me semble qu'il doit manquer au moins le nombre de tours et la longueur de la bobine.

Ensuite j'ai procédé de la sorte : I =V/ (wL)

Avec I , V respectivement courant et tension "dans" la bobine primaire
L : inductance de la bobine primaire
w:2pi.f

Du coup dans la formule suivante de la tension induite " V = NSw Bm" les "w" se simplifient => ma tension induite est donc indépendante de la fréquence ?
N'y avait -il pas une histoire de décalage "le courant est en retard par rapport à la tension" ou quelque chose du genre .

Merci d'avance de vos réponses, et veuillez bien m'excuser pour mon "electromag" rouillée .

Oui. Dans la bobine primaire, la tension auto-induite est toujours égale à la tension appliquée. Quelque soit la fréquence ou ce que l'on bricole à côté: le courant et le flux "se débrouillent" pour que ce soit le cas.
Mais vous n'avez que faire de la tension induite dans la bobine primaire. Ce qui vous intéresse est ce qui est induit dans la bobine secondaire.
Et ce qui est capital est calculer ce qu'il faudra avoir comme champ pour avoir suffisamment d'induction sur la bobine secondaire.
Par la suite, il faudra voir ce c'est réalisable. Et c'est là ou mon "pif" me dit que non.

Au revoir.

[invite4bdec37c]

Coucou,

Donc j'ai commencé les manips avec du fil de cuivre de rayon 1,5 mm.
J'ai réalisé " une bobine primaire " de 18 X 25 cm ( une forme circulaire est-elle optimale?) de 21 spires.
Ma bobine secondaire a un rayon de 3cm, avec 10 spires.

En envoyant 20v en alternatif , à 4,1Mhz (GBF) j'obtiens une tension induite dans la bobine de 50V crête à crête.

Mais je reviens à vous en ce qui concerne la fréquence , en effet à 4,1Mhz cela semble être la fréquence de résonance du système car la tension induite est bien plus importante.

Mon soucis je n'arrive pas a tenir compte de la fréquence dans mes calculs de la tension induite ( comme expliqué dans mon précédent post).

Bonne journée