TIPE sur le ferrite envisageable ?

[Henry Leroy]

Bonjour,
Je suis en PC et à la recherche d'un sujet de TIPE (oui, je suis un peu en retard). L'idée m'est venue de faire un TIPE sur le ferrite, cet espèce de cylindre au bout de certains câbles. J'ai dans l'idée de me focaliser sur les câbles vidéo, plus précisément DVI et VGA (car je n'ai jamais de ferrite sur les HDM et DP, la protection EM est sûrement incluse dans le gainage).
Dans l'idée, je voudrais étudier le dimensionnement du ferrite (taille, position sur le câble). Cependant, plusieurs problèmes se posent :

• Comment je peux faire varier le paramètre taille du ferrite ?
  J'ai regarder le prix à l'achat, un ferrite ne coûte rien et je pourrai donc les mettre les uns derrière les autres... sauf qu'ils sont conçus pour la vente au particuliers : ils on la taille minimale pour remplir leur fonction... Et d'après la page Wikipedia, impossible d'en synthétiser (plus de 1000°C...)
• Le but du ferrite est de protéger l'ordinateur contre le champ magnétique crée par le câble, dû à la fréquence du courant qui circule dans ce câble, mais comment je peux mesurer cette fréquence ?
  Je ne peux pas brancher mon câble DVI sur sur l'oscilloscope.

Voilà, je crois n'avoir rien oublier. Pensez-vous que ces problèmes peuvent facilement être résolus, ou bien devrais-je chercher un autre sujet ?

Merci d'avance...
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[gwgidaz]

[*]Le but du ferrite est de protéger l'ordinateur contre le champ magnétique crée par le câble, dû à la fréquence du courant qui circule dans ce câble, mais comment je peux mesurer cette fréquence ?
[/LIST]
Merci d'avance...

Bonjour,

J'ai l'impression que vous n'avez pas compris l'utilité d'une ferrite de "mode commun".
La ferrite enfilée sur un câble a pour fonction d'éliminer les perturbations de "mode commun":
-que ce soit en rayonnement : dans ce cas le câble rayonne un champ électromagnétique et perturbe un autre appareil à,proximité, comme par exemplme un récepteur radio...
-que ce soit en susceptibilité: dans ce cas, un champ électromagnétique extérieur va induire des courants dans le câble, qui vont perturber l'appareil.

On parle de courant de "mode commun" quand tous les conducteurs du câble sont parcourus par un courant de même sens . Evidemment, dans ce cas, il faut bien voir qu'il y a alors généralement un chemin de retour, puisque le courant parcours une boucle fermée . le chemin de retour est le sol, par exemple .
Les courants de fréquences très élevées n'ont pas besoin de chemin de retour...

Il est inutile de chercher avec précision la fréquence des signaux utiles qui transitent par votre câble , il faut viser TOUT le spectre des fréquence, pour plusieurs raisons :

- les signaux utiles ne sont pas en mode commun, ils sont en mode symétrique, ce qui signifie que dans votre câble, il y a un conducteur qui porte le courant dans un sens , et un conducteur qui porte le courant de retour, un courant en sens inverse.
Donc votre cable rayonnera très peu les signaux utiles ( DVI, VGA...) , puisque ces deux courant produisent des champs opposés.

- En général, le courant de mode commun rayonné par le câble qui sort d'un appareil est du aux signaux des cartes numériques rapides, aux horloges, etc...signaux qui ont été mal filtrés en sortie de carte.

- En susceptibilité ( perturbations venant de l'extérieur), on ne connait pas les fréquences des émetteurs qui peuvent envoyer sur le câble des ondes électromagnétiques perturbatrices.

Donc, vous avez du pain sur la planche pour vous mettre au courant. A mon avis, c'est un bon TPE, car la CEM ( compatibilité électromagnétique) est encore un des métiers qui offrent des débouchés en Europe...

[phuphus]

Bonjour,

annexe au sujet, mais comme je côtoie régulièrement à la fois des pièce en ferrite céramique et des pièces avec phase fer alpha, ça me tient à cœur :
. la ferrite : phase alpha du fer dans le diagramme fer carbone
. le ferrite : matériau céramique fait à base d'oxyde de fer, par exemple pour fabriquer des aimants ou pour les tores en ferrite que l'on place sur les câbles (le sujet de ce fil)
. par extension : une ferrite = une bobine avec noyau de ferrite, masculin. Donc on peut parler d'une ferrite pour les câbles s'il y a ne serait-ce qu'une spire, mais je trouve cela déroutant

Cela évite de confondre fer et céramique.

[Henry Leroy]

Bonjour, et désolé du retard de ma réponse...

Je ne comprend pas un détail, mais ça me semble être de la terminologie @gwgidaz, pourrais-tu confirmer mon interprétation ?

les signaux utiles ne sont pas en mode commun, ils sont en mode symétrique, ce qui signifie que dans votre câble, il y a un conducteur qui porte le courant dans un sens , et un conducteur qui porte le courant de retour, un courant en sens inverse.

Or, le ferrite élimine les perturbations de mode commun donc si on l'utilise, c'est qu'il y a un signal en mode commun dans le câble, en plus du signal utile. Ce courant de mode commun est dû aux composants type GPU.

Si ce que j'ai compris est juste, alors il y a un autre problème (plus culture G, pas raccord avec le TIPE...) pourquoi ce courant de mode commun ne perturbe pas l'ordinateur depuis l'intérieur ?

Peux-tu définir aussi ce que sont le "mode commun" et le "mode symétrique s'il te plait ? j'ai trouvé sur ce topic la définition suivante :

Le mode commun est la gamme de tension que l'aop accepte en entrée en fonctionnement normal...

mais le problème, c'est que je ne vois pas quel est l'amplificateur opérationnel (AOP ?) dans mon problème, et ça ne me donne pas, par contraposée, la définition de "mode symétrique".

Enfin, @phuphus :

. le ferrite : matériau céramique fait à base d'oxyde de fer, par exemple pour fabriquer des aimants ou pour les tores en ferrite que l'on place sur les câbles (le sujet de ce fil)

Justement, c'est un matériaux céramique... je ne peux pas en fabriquer au labo... Enfin, je veux bien demander aux techniciens et aux professeurs ce qu'ils en pensent, mais je suis à peu près sûr et certain que c'est impossible à mon niveau, je suis encore en prépa, pas en école.

[A voir en vidéo sur Futura]

[gwgidaz]

Bonjour, et désolé du retard de ma réponse...

Je ne comprend pas un détail, mais ça me semble être de la terminologie @gwgidaz, pourrais-tu confirmer mon interprétation ?

Or, le ferrite élimine les perturbations de mode commun donc si on l'utilise, c'est qu'il y a un signal en mode commun dans le câble, en plus du signal utile. Ce courant de mode commun est dû aux composants type GPU.

Si ce que j'ai compris est juste, alors il y a un autre problème (plus culture G, pas raccord avec le TIPE...) pourquoi ce courant de mode commun ne perturbe pas l'ordinateur depuis l'intérieur ?

Peux-tu définir aussi ce que sont le "mode commun" et le "mode symétrique s'il te plait ? j'ai trouvé sur ce topic la définition suivante :

mais le problème, c'est que je ne vois pas quel est l'amplificateur opérationnel (AOP ?) dans mon problème, et ça ne me donne pas, par contraposée, la définition de "mode symétrique".

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Le terme "mode commun " ne s'applique pas qu'aux AOP.

Sur un AOP, on appelle "tension de mode commun" une tension appliquée à la fois sur les entrées + et - de l'AOP. Comme l'AOP ne répond qu'aux différences de tensions entre ses deux entrées, la tension de mode commun ne doit en théorie produire aucun effet. Mais les AOP réels ne supportent pas évidemment n'importe quoi, et peuvent être perturbés si cette tension commune aux deux entrées est trop élevée.

pour une carte :
Tension de mode commun :
Considérons maintenant par exemple un signal dit "utile" , Vs ( t) qui entre avec deux fils sur les entrées A et B d'une carte. Supposons que ni A ni B ne sont la masse. On peut se poser la question de savoir quelles sont les tensions de A et de B par rapport à la masse. Par exemple, si par le signal V (t) est nul, A et B seront à la même tension par rapport à la masse. Cette tension est la tension de mode commun.
Si la carte, comme l'AOP, ne considère que VA -VB, la tension de mode commun ne devrait avoir aucune influence.

Courant de mode commun : La tension utile V(t) provoque un courant qui , par exemple, entre sur A et sort sur B . Donc les deux fils qui apportent ce signal utile sont parcourus par des courants en opposition .
Si ces deux fils sont proches, disons dans le même câble, on voit que les champs magnétiques qu'ils créent autour d'eux se compensent.

Perturbation de mode commun .
Mais supposons maintenant que notre câble soit proche d'une source d'ondes électromagnétiques , ces ondes vont induire dans les deux fils des courants et des tensions dans le même sens . Si ces courants et tensions sont importants, ils peuvent perturber l'électronique de la carte.



En résumé :
les signaux utiles ( ceux que l'on veut !) sont généralement appliqués entre deux points d'entrée d'une carte : ce sont des signaux en "mode symétrique "idem s'ils sortent.
Ls signaux qui sont appliqués à la fois sur les deux entrées sont généralement nuisibles, ce sont les signaux de " mode commun".

remarques importantes :

- On peut raisonner de même pour les signaux qui sortent d'une carte.
- Une ferrite enfilée dans le câble ( donc les deux fils qui passent dans la ferrite...) présente une impédance grande aux signaux de mode commun, mais ne présente pas d'impédance aux signaux en mode symétrique.

[Henry Leroy]

Bonsoir,

D'accord, je comprend @gwgidaz, on veut donc protéger le système le système de perturbations extérieures, qui elles sont en mode commun (exemple, le grésillement de mon casque de PC quand j'approche mon téléphone du câble) qui pourraient, dans le cas d'un ordinateur, griller le GPU d'une part et affiché des trucs moches d'autres part. Aurais-tu des livres ou autre qui parle clairement de ces fameux "mode commun" et "mode symétrique", afin d'avoir un début de bibliographie ?

Je continue donc de penser qu'un bon axe de travail serait d'étudier le dimensionnement du ferrite. Cependant, j'ai toujours mon problème : les ferrites trouvable sur le marché sont déjà dimensionnés en usine pour faire le travail. Où puis-je en trouver avec une hauteur suffisamment petite pour qu'un champ magnétique vienne perturber ma carte ? Je confirme qu'il m'est impossible d'en fabriquer dans mon établissement.
Pour moi il y a possibilités :

• Récupérer un ferrite sur un câble (sacrifié) et le couper en fine lamelles pour ensuite les enfiler sur mon sur mon câble d'étude. Le fait est que je ne pense pas pouvoir les couper aussi facilement que ça;
• Les fabriquer. Pas dans mon établissement donc, car pas possible. Cependant, une école est spécialisée dans les céramiques (Céramique Limoge). Est-il envisageable, en tant qu'élève de prépa, de faire un stage dans une école d'ingénieur pour une partie de mon TIPE ?

Merci et bonne soirée

[gwgidaz]

Bonjour,

Vous citez un bon exemple de CEM , la perturbation d'un ampli par le téléphone portable.
Dans le cas d'un PC, comme dans tous les cas de CEM, il faut distinguer deux volets en CEM:
- L'appareil est perturbé par les champs extérieurs ( les courants perturbateurs entrent dans l'appareil)
- l'appareil émet des champs , notamment par les courants qui sortent du boitier.

un PC est souvent perturbateur : du fait des signaux rapides qu'il contient, il peut rayonner , par ses câbles et par son boîtier.

Pour de plus amples informations sur le mode commun, je vous conseille dans wikipedia : "compatibilité electromagnétique" . Il y a deux chapitres interessants :
paragraphes 2.5.2 et 5.2

Il est très difficile de travailler les ferrites, cela implique de très gros moyens. Je ne suis même pas certain qu'il y ait en France des fabricants...
La définition des tubes ferrites doit tenir compte de l'impédance complexe en fonction de la fréquence, etc...et du point de vue du matériau lui même, la perméabilité complexe en fonction de la fréquence, le champ de saturation, etc...

On trouve dans le commerce des tas de ferrites de mode commun, de la plus minuscule à la plus grosse, de différents diamètres et longueurs, depuis l'anneau jusqu'au long tube. Vous pouvez par exemple placer plusieurs anneaux en série...
Pour les trouver, il suffit de chercher avec google "ferrites" "mode commun" .
Sur Ebay, tapez "emc ferrites" et vous en aurez des tas pas chères que vous pourrez tester en mesurant l'impédance.

[phuphus]

Bonjour,

• Récupérer un ferrite sur un câble (sacrifié) et le couper en fine lamelles pour ensuite les enfiler sur mon sur mon câble d'étude. Le fait est que je ne pense pas pouvoir les couper aussi facilement que ça;
• Les fabriquer. Pas dans mon établissement donc, car pas possible. Cependant, une école est spécialisée dans les céramiques (Céramique Limoge). Est-il envisageable, en tant qu'élève de prépa, de faire un stage dans une école d'ingénieur pour une partie de mon TIPE ?

Les ferrites sont des céramiques : c'est très difficile à usiner. Ceux que je manipule régulièrement sont obtenus par frittage, les diamètres extérieur et intérieur sont laissés bruts de frittage et les faces annulaires inférieure et supérieure sont rectifiées à la meule diamant.
Peut-être que l'école de Céramique de Limoges pourra te meuler plusieurs ferrites pour obtenir des anneaux de quelques mm d'épaisseur à partir de chaque ferrite que tu fourniras. Les couper en lamelles me paraît illusoire.

J'avais confié il y a quelques années des aimants NdFeB à un usineur spécialisé dans les céramiques, il a pété pas mal d'outils avant de trouver la bonne combinaison outil / process. Il me semble que les ferrites sont moins durs que le NdFeB, mais ça reste un matériau extrêmement dur.

[Antoane]

Bonsoir,

Le ferrite se découpe assez bien à la meuleuse d'angle (ou équivalent un peu plus délicat ), par exemple avec un disque Al2O3. J'ai, par exemple sous la main des tore de 60 mm de diamètre et ~3 mm d'épaisseur. La difficulté lors de la découpe d'une pièce fine est plus d'assurer que la pièce ne cassera pas.
https://www.researchgate.net/publica...r_applications

Edit : désolé pour le déterrage, j'ai pas regardé la date